Федеральное агентство по образованиюГосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ухтинский государственный технический университет»

УТВЕРЖДАЮПервый проректор

_______________В.К. Хегай

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКСпо дисциплине

«Физика»

для студентов очной и заочной формы обучения,обучающихся по направлению 130500 «Нефтегазовое дело» и специальности 130503

«Разработка и эксплуатация нефтяных и г азовых месторождений»

Ухта 2008

2

Федеральное агентство по образованиюГосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ухтинский государственный технический университет»

«УТВ ЕРЖДАЮ» Проректор по учебной раб оте

В.К.Хегай

"____"_____________ 200__ г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММАпо ФИЗИКЕ__________________________________________________________________________

наименование дисциплины

для специальностей направления № 130500 «Нефтегазовое дело»шифр и наименование специальности

специальности № 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторожд е-ний»

Нефтегазопромысловый факультет _______________________________________________кафедра физики_______________________________________________________________________курс 1, 2_____________________________________________________________________________семестр 2, 3, 4________________________________________________________________________

Лекции 106______________________(час) Экзамен 2, 3, 4______________________________семестр

Практические (семинарские)занятия 71_______________________(час) Зачет ______________________________________

семестр

Лабораторные Индивидуальнаязанятия 53_______________________(час) работа 12______________________________(час)

СамостоятельнаяВсего часов 230__________________ (час) работа 258_____________________________(ч ас)

Общее 500_______________________ (час)

2008 г.

3

Рабочая программа составлена на основании государственного образовательного стандарта мин и-стерства образования Российской Федерации, 2003 г. и примерной программы дисциплины "Фи-зика" для технических вузов, 1996 г.__________________________________________________

наименование примерной программы и дата утверждения

Индекс_____________________________Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры физики, протокол № 1

"07" сентября 2006 г.

Заведующий кафедрой________________________

Одобрено советом направления 130500 – «Нефтегазовое дело»«_____»_______________200__г.

Председатель______________________

Одобрено советом специальности 130503 – «Разработка и эксплуатация нефт яных и газовыхместорождений»

«_____»_______________200__г.

Председатель______________________

Программа составлена профессором кафедры физики Некучаевым В.О.

4

СОДЕРЖАНИЕстр.

1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе………………………………… 52. Содержание дисциплины…………………………………………………………………….. 6

2.1. Распределение дисциплины по семес трам…………………………………………….. 62.1.1. Наименование тем и их содерж ание…………………………………………….. 72.1.2. Наименование тем (вопросов), целиком в ыделенных

для самостоятельной проработки студентами………………………………….1 52.2. Практические и семинарские занятия, их содержание и объем в часах…………….1 52.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах…………………………..1 7

3. Учебно-методические материалы по дисциплине…………………………………………1 83.1. Основная и дополнительная литерат ура………………………………………………1 83.2. Наглядные и другие пособия и ТСО…………………………………………………..1 93.3. Методические пособия и указания……………………………………………………. 203.4. Методические указания по использованию ТСО и ЭВМ…………………………… 20

4. Протокол согласования рабочей программы с другими дисциплинамиспециальностей……………………………………………………………………………… 21Дополнения и изменения в рабочей програ мме…………………………………………...21Приложения………………………………………………………………………………….22

5

1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном проце ссе1.1. Цель преподавания дисциплины . Курс физики в системе подготовки бакалавров и

специалистов имеет целью изучение физических явлений, лежащих в основе совр е-менных технических устройств и производств. Курс физики совместно с курсамивысшей математики и теоретической механики составляют основу теоретическойподготовки бакалавров и специалистов, играют роль фундаментальной базы, без к о-торой не возможна их деятельность.

1.2. Задачи изучения дисциплины. Студентам необходимо научиться разбираться в фи-зических явлениях, применять физические законы на практике по своей специальн о-сти и направлению подготовки, иметь навыки экспериментальных исследований (р а-бота с приборами, обработка резул ьтатов измерений).

1.3. Место дисциплины в учебном процессе . Дисциплина «Физика» является одной из о с-новных дисциплин цикла ЕН, обеспечивает формирование естественно-научного ми-ровоззрения будущего специалиста, является базой при изучении технических дисцип-лин.

1.4. Требования к уровню освоения курса. В процессе изучения дисциплины «Физика» с ту-дент должны знать: основные законы и явления классической физики, иметь пред-ставления о квантовой физике; уметь: формулировать содержательный смысл ф и-зических понятий, величин, законов для анализа физических явлений и процессов; объ-яснять физические явления, указывать границы и условия применимости физическихмоделей, законов, теорий; формулировать основные положения физических моделей;делать выводы на основе данных, представленных графиком , диаграммой, рисунком,схемой и т.д.; применять законы физики для анализа явлений и процессов на качес т-венном уровне; описывать преобразования энергии в физических процессах.

1.5. Перечень основных видов учебных занятий . Лекции, лабораторные и практическиезанятия, самостоятельная работа, индивидуальные консультации. В самостоятел ь-ную форму обучения включается выполнение домашних контрольных заданий, подго-товка к практическим и лабораторным занятием, изучение отдельных разделов.

1.6. Виды и формы ежемесячного, текущ его, рубежного контроля. К ежемесячному кон-тролю относится контроль выполнения лабораторных работ и тестовый контрольна лекциях. Текущий контроль включает в себя дополнительно контроль выполнениязаданий для самостоятельной работы, осуществляемый в форме индивидуальныхконсультаций и проверке заданий, предложенных для самостоятельной работы. Р у-бежный контроль осуществляется посредством выполнения контрольных работ (напрактических занятиях и в форме дома шней контрольной работы). Итоговый кон-троль осуществляется приемом экзаменов.

1.7. Перечень дисциплин с указанием разделов (тем), усвоение которых студентами нео б-ходимо для изучения данной дисциплины .Высшая математика: 1) алгебра векторов 2) производные

3) интегралы 4) скалярные и векторные поля 5) ряды

6

2. Содержание дисциплины.2.1.Распределение дисциплины по семестрам в соответствии с учебным планом

направления 130500 – «Нефтегазовое дело»специальностей: 130501 – «Проектирование, сооружение и эксплуатация газ о-

нефтепроводов и газонефтехранилищ »130503 – «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых м е-сторождений»130504 – «Бурение нефтяных и газовых скважин»

В том числеСеместр

Число недельчасов в неделю

Всегоаудит.Часов

лекций Лаборат.Занятий

практич.занятий

контр.работ

Объемсамостоя-тельнойработы,час.

Экзамен Зачет

Дневное обучение2 184 72 36 18 18 1 60 экз.3 174 68 34 17 17 1 80 экз.4 186 90 36 18 36 1 118 экз.

Итого 230 106 53 71 3 258Заочное обучение

3 32 12 20 0 3 218 экз.5 32 12 20 0 3 218 экз.

Итого 64 24 40 6 436

7

2.1.1. Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий (по семес трам)Кол-во часовНомер

темы Наименование темы Основное содержание темы днев. заоч.1 2 3 4 5

II семестр 361. Понятия в классической меха-

нике. Кинематика твердоготела.

Введение. Модели в механике. Системаотсчета. Траектория, длина пути, ве к-тор перемещения. Скорость. Ускорениеи его составляющие. Угловая скоростьи угловое ускорение.

2 0,5

2. Уравнения движения. Законсохранения импульса.

Законы Ньютона. Масса. Сила . Силатрения. Закон сохранения импульса.Центр масс. Уравнение движения телапеременной массы.

2 0,5

3. Законы сохранения энергии. Энергия, работа, мощность .Кинетическая и потенциальная эне р-гии. Закон сохранения энергии.Графическое представление эне ргии.Удар абсолютно упругих и неупругихтел.

2 0,5

4. Динамика твердого тела. Момент инерции. Кинетическая энер-гия вращения. Момент силы. Уравне-ние динамики вращательного движ е-ния твердого тела. Момент импульса изакон его сохранения. Свободные оси.Гироскоп. Деформация твердого тела.

2 0,5

5. Тяготение. Элементы теорииполя.

Закон Кеплера. Закон всемирного тяго-тения. Сила тяжести и вес. Невесо-мость. Поле тяготения и его напряжен-ность. Работа в поле тяготения. Потен-циал поля тяготения. Космические ско-рости. Неинерциальные системы от-счета. Силы инерции.

2 0,25

6. Кинематика и динамика жид-костей и газов.

Давление в жидкости и газе. Уравнениенеразрывности. Уравнение Бернулли иследствия из него. Вязкость (внутрен-нее трение). Ламинарный и турбулент-ный режим течения жидкости . Методыопределения вязкости.

2 0,5

7. Принцип относительности вмеханике. Основы релятиви-стской механики.

Преобразования Галилея. Механич е-ский принцип относительности.Постулаты специальной теории отн о-сительности. Преобразования Лоренца.Следствия из преобразований Лоренца.Интервал между событиями. Основнойзакон релятивистской динамики мат е-риальной точки. Закон взаимосвязимассы и энергии.

2 0,25

8

1 2 3 4 58. Физика колебаний. Физиче-

ский смысл спектральногоразложения. Нормальные мо-ды.

Гармонические колебания и их хара к-теристики. Механические гармониче-ские колебания. Гармонический осцил-лятор. Пружинный, физический и м а-тематический маятники. Сложениегармонических колебаний одного н а-правления и одинаковой частоты. Би е-ния. Сложение взаимно перпендик у-лярных колебаний. Затухающие коле-бания. Вынужденные колебания.

2 0,5

9. Физика волн. Кинетика волно-вых процессов. Элементы оп-тики Фурье.

Волновые процессы. Продол ьные ипоперечные волны. Уравнение бегущейволны. Фазовая скорость. Волн овоеуравнение. Принцип суперпозиции.Групповая скорость. Интерференцияволн. Стоячие волны. Характеристикизвуковых волн.

2 0,5

10. Классическая статистика. Мо-лекулярно-кинетическая тео-рия.

Опытные законы идеального газа .Уравнение Клапейрона–Менделеева.Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов.Закон Максвелла для распределениямолекул идеального газа по ск оростями энергиям теплового движения .Барометрическая формула. Распред е-ление Больцмана. Опытное обоснова-ние молекулярно-кинетической теории.Число степеней свободы мол екулы.Закон равномерного распределенияэнергии по степеням свободы молекул.

2 0,5

11. Кинематические явления.Элементы неравновесной тер-модинамики.

Среднее число столкновений и средняядлина свободного пробега молекул .Явления переноса в термодинами ческинеравновесных системах. Вакуум и ме-тоды его получения. Свойства ультр а-разреженных газов.

2 0,5

12. I начало термодинамики. Первое начало термодинамики . Работагаза при изменении его объ ема.Теплоемкость. Применение первогоначала термодинамики к изопроце ссам.

2 0,5

13. Термодинамические функциисостояния.

Адиабатический процесс. Политроп-ный процесс. Круговой процесс (цикл).Обратимые и необратимые процессы .Энтропия, ее статистическое толков а-ние и связь с термодинамической вер о-ятностью.

2 0,5

14. II начало термодинамики. Второе начало термодинамики .Тепловые двигатели и холодил ьныемашины. Цикл Карно и его КПД дляидеального газа.

2 0,5

9

1 2 3 4 515. Реальные газы. Силы и потенциальная энергия межм о-

лекулярного взаимодействия. Уравне-ние Ван-дер-Ваальса. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Внутренняя энергия ре-ального газа. Эффект Джоуля–Томсона. Сжижение газов.

2 0,5

16. Конденсированное состояние.Жидкости.

Поверхностное натяжение. Смачива-ние. Давление под искривленной по-верхностью жидкости. Капиллярныеявления.

2 0,5

17. Конденсированное состояние.Твердые тела.

Твердые тела. Моно- и поликристаллы.Типы кристаллических твердых тел .Дефекты в кристаллах. Теплоемкостьтвердых тел.

2 0,5

18. Фазовое равновесие и фазовыепревращения.

Испарение, сублимация, плавление икристаллизация. Аморфные тела .Фазовые переходы I и II рода.Диаграмма состояния. Тройная то чка.

2 0,5

III семестр 34Предмет классической электродинам и-ки. Электрический заряд. Закон сохр а-нения электрического заряда. Дискре т-ность и инвариантность электрическ о-го заряда. Закон Кулона. Электроста-тическое поле. Напряженность поля.Линии вектора напряженности элек-тростатического поля (силовые линии) .

2 0,519. Электростатика в вакууме.

Работа электростатического поля. Ци р-куляция вектора напряженности эле к-тростатического поля. Потенциал эле к-тростатического поля и эквипотенц и-альные поверхности. Градиент поте н-циала. Связь потенциала с напряжен-ностью электростатического поля. По-тенциальный характер электростатич е-ского поля. Источники поля.

2 0,5

Принцип суперпозиции и его примен е-ние к вычислению напряженности ипотенциала поля заряженного стержня(конечного и бесконечного), кольца иполукольца. Диполь и его электриче-ский момент. Электрическое поле д и-поля. Диполь во внешнем однородноми неоднородном электрических полях.Энергия диполя во внешнем поле.

2 0,520. Системы заряженных частиц.

Поток вектора напряженности. Теор е-ма Гаусса. Линейная, поверхностная иобъемная плотность заряда. Напряже н-ность и потенциал поля бесконечно за -ряженной плоскости, бесконечной ни-ти, сферы. Напряженность и поте нциалполя бесконечного, заряженного пообъему плоского слоя, бесконечногоцилиндра, шара.

2 0,5

10

1 2 3 4 521. Электростатика в веществе. Дипольная модель частиц диэлектрика.

Диэлектрики с полярными и неполя р-ными молекулами. Поляризуемостьатомов и молекул. Поляризованностьдиэлектриков (вектор поляризации).Вектор электрического смещения.

2 0,5

22. Проводники в электростатиче-ском поле.

Электрическое поле внутри и у п о-верхности проводника. Распредел ениезаряда в проводнике. Электростатич е-ская защита. Электроемкость уедине н-ного проводника. Емкость конденсат о-ров. Соединение конденсаторов.

2 0,25

23. Электрическая энергия. Энергия точечного заряда во вне шнемполе. Энергия взаимодействия системыточечных зарядов. Энергия заряженн о-го проводника и заряженного конде н-сатора. Энергия электростатическогополя и ее объемная плотность.

2 0,25

24. Постоянный электрическийток.

Сила тока. Плотность тока. Классич е-ская электронная теория электропров о-димости металлов. Вывод законов Омаи Джоуля–Ленца в дифференциальнойформе на основе электронной теории.Сторонние силы. ЭДС. Обобщающийзакон Ома. Закон Ома для однородногои неоднородного участков цепи в инт е-гральной форме. Закон Ома для зам к-нутой цепи. Сопротивление проводн и-ков. Напряжение на полюсах источн и-ка тока. Разрядка конденсаторов. ЗаконДжоуля–Ленца в интегральной форме.Затруднения классической электрон-ной теории электропроводимости м е-таллов.

2 0,5

Магнитное поле. Вектор магнитнойиндукции. Линии магнитной индукции.Магнитное поле равномерно движущ е-гося заряда. Магнитное поле элементатока (закон Био–Савара–Лапласа).Принцип суперпозиции. Его использ о-вание для вычисления поля прямоготока (конечного и бесконечного). Полевитка с током.

2 0,525. Магнитостатика в вакууме.

Магнитный момент. Теорема о цирк у-ляции вектора магнитной индукции.Применение этой теоремы для вычи с-ления поля бесконечного прямого токао бесконечно длинного соленоида.

2 0,5

11

1 2 3 4 5Магнитный поток. Теорема Гаусса длямагнитного поля. Вихревой характермагнитного поля. Сила, действующаяна проводник с током в магнитном п о-ле (сила Ампера). Взаимодействие па-раллельных токов. Виток с током вовнешнем однородном магнитном поле.Виток в неоднородном поле. Энергияконтура с током во внешнем магни т-ном поле. Работа по перемещениюконтура с током во внешнем поле.Магнитная энергия проводника с т о-ком. Энергия магнитного поля и ееплотность.

2 0,5

26. Принцип относительности вэлектродинамике.

Сила Лоренца. Магнетизм как релят и-вистский эффект. Сила Лоренца. Дв и-жение по окружности и по ви нтовойлинии. Движение заряженных частицпри одновременном действии электр и-ческого и магнитного полей. Принципдействия циклотрона. Масс-спектрометр. Эффект Холла.

2 0,5

27. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея для электромагни тнойиндукции. Правило Ленца. ЭДС и н-дукции и закон сохранения энергии.ЭДС индукции в проводниках, движ у-щихся в магнитном поле. Явление с а-моиндукции. Индуктивность. Инду к-тивность длинного соленоида. Взаи м-ная индукция. Токи самоиндукции призамыкании и размыкании цепи. ТокиФуко.

2 0,5

28. Магнитостатика в веществе. Классическая модель атома. Намагн и-ченность. Типы магнетиков. Диамагне-тизм и парамагнетизм. Магнитная во с-приимчивость и магнитная проница е-мость, их зависимость от температуры.Напряженность магнитного поля. Те о-рема о циркуляции вектора магнитнойиндукции в магнетиках. Нелинейнаянамагниченность. Ферромагнетики, ихосновные свойства и применения. А н-тиферромагнетики.

2 0,5

29. Уравнения Максвелла в инте-гральной и дифференциальнойформах. Материальные урав-нения.

Уравнения Максвелла как обобщ ениеопытных данных. Максвелло вскаятрактовка явления электрома гнитнойиндукции. Вихревое электрическое п о-ле. Токи смещения. Вычисление токовсмещения. Система уравнений Ма к-свелла.

2 0,5

12

1 2 3 4 530. Физика электромагнитных ко-

лебаний. Квазистационарныетоки.

Гармонический осциллятор (колеб а-тельный контур). Сложение гармони-ческих колебаний. Затухающие кол е-бания. Вынужденные колебания. Рез о-нанс. Переменный электрический ток.Векторная диаграмма.

2 0,5

31. Физика электромагнитныхволн.

Электромагнитные волны как следс т-вие уравнений Максвелла. Уравнениеплоской бегущей монохроматическойэлектромагнитной волны. Попере ч-ность электромагнитных волн. Ск о-рость электромагнитных волн. Энергияэлектромагнитных волн. Вектор Пой н-тинга и среднее значение его модуля.Интенсивность волны.

2 0,5

IV семестр 3632. Интерференция света. Когерентность. Время и длина ког е-

рентности. Максимумы и минимумыпри интерференции. Расчет интерф е-ренционной картины от двух источн и-ков. Методы получения когерентныхволн в оптике. Интерференция в то н-ких пленках. Полосы равного н аклонаи равной толщины. Просветленная оп-тика и другие применения интерфере н-ции.

2 0,5

33. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. ЗоныФренеля. Графические методы вычи с-ления результирующей амплитуды.Дифракция на круглом отверстии идиске. Дифракция на одной щели. Д и-фракционная решетка. Дифракционнаярешетка как спектральный прибор.Разрешающая способность решетки.Дисперсия решетки. Дифракция рен т-геновских лучей.

2 0,5

34. Поляризация света. Естественный и плоско- (линейно-) по-ляризованный свет. Поляризация приотражении света от поверхности ди-электрика. Закон Брюстера. Оптич е-ская анизотропия кристаллов. Двойноелучепреломление. Поляризационныеприборы. Закон Малюса. Искусстве н-ная оптическая анизотропия. Понятиеоб интерференции поляризационногосвета. Применения поляризации света.

2 0,5

35. Дисперсия света. Электронная теория дисперсии св ета.Нормальная и аномальная дисперсии.Закон Бугера. Фазовая и групповаяскорости. Поглощение (абсорбция)света. Эффект Доплера. Излучение Ва-вилова-Черенкова.

2 0,5

13

1 2 3 4 5Тепловое излучение и его характер и-стики. Закон Кирхгофа. Законы Стефа-на – Больцмана и смещения Вина.Формулы Рэлея – Джинса и Планка.

2 0,536. Квантовая природа излучения.

Виды фотоэлектрического эффекта.Законы внешнего фотоэффекта.Уравнение Эйнштейна для внешн егофотоэффекта. Применение фотоэффек-та. Масса и импульс фотона. Давл ениесвета. Эффект Комптона и его элемен-тарная теория.

2 0,5

37. Теория атома водорода по Бо-ру.

Модели атома Томсона и Резерфорда.Линейчатый спектр атома водорода.Постулаты Бора. Опыты Франка и Гер-ца. Спектр атома водорода по Бору .

2 0,5

38. Рентгеновское излучение. Источники рентгеновского излуч ения.Спектр рентгеновского излучения .Применение рентгеновского излуч е-ния.

2 0,5

39. Квантовая физика. Корпускулярно-волновой дуализмсвойств вещества. Некоторые свойстваволн де Бройля. Соотношение неопре-делённостей. Волновая функция и еестатистический смысл. Квантовое со-стояние. Принцип суперпозиции.

2 0,5

40. Квантовые уравнения движе-ния. Операторы физическихвеличин.

Общее уравнение Шредингера. Ура в-нение Шредингера для стационарныхсостояний. Движение свободной час-тицы. Частица в одномерной прямо-угольной «потенциальной яме» с бе с-конечно высокими «стенк ами».Прохождение частицы сквозь потенц и-альный барьер. Туннельный эффект .Линейный гармонический осцилл яторв квантовой механике.

2 0,5

41. Энергетические спектры ато-мов.

Атом водорода в квантовой механике .1s-состояние электрона в атоме вод о-рода. Спин электрона. Спиновое кван-товое число. Принцип неразделимоститождественных частиц. Фермионы ибозоны. Принцип Паули. Распределе-ние электронов в атоме по состояниям.

2 0,5

42. Энергетические спектры мо-лекул. Природа химическихсвязей.

Молекулы: химические связи, понятиеоб энергетических уровнях.Молекулярные спектры.Комбинационное рассеяние света

2 0,5

43. Элементы квантовой электро-ники.

Вынужденное и спонтанное излуч ение.Вероятность перехода. Метастабил ь-ные состояния. Инверсная заселе н-ность электронных уровней. Принципдействия лазера. Роль резонансной си с-темы. Свойства лазерного излучения.Применения лазеров.

2 0,25

14

1 2 3 4 544. Квантовая статистика. Фермионы и бозоны. Понятие о стат и-

стике Бозе–Эйнштейна. Бозе–конденсация. Сверхтекучесть. Свер х-проводимость. Статистика Ферми –Дирака. Функция распределения Фе р-ми. Плотность состояний. Электрон-ный ферми-газ в металле. ЭнергияФерми. Теплоемкость электронногогаза в металле. Средняя энергия эле к-тронов при температуре, близкой к а б-солютному нулю.

2 0,25

45. Ядерная физика. Основныехарактеристики ядер. Протон-но-нейтронная структура ядра.

Состав атомного ядра. Изотопы и изо-бары. Характеристики атомных ядер:заряд, масса, размер, спин, магнитныймомент, устойчивость. Ядерные силы иих основные особенности. Энергиясвязи атомных ядер. Дефект массы.Удельная энергия связи и анализ зав и-симости удельной энергии связи отчисла нуклонов. Капельная и обол о-чечная модели ядер. Магические числа.

2 0,25

46. Радиоактивность. Прохождение тяжелых частиц, -излучения и -излучения через вещест-во. Общая характеристика радиоакти в-ности. Искусственная радиоактивность.

2 0,25

47. Ядерные реакции. Нейтроны. Деление ядер. Цепная яде р-ная реакция. Управляем реакция дел е-ния. Термоядерные реакции.

2 0,25

48. Понятие о ядерной энергети-ке.

Понятие о ядерной энергетике. Яде р-ные реакторы.

2 0,25

15

2.1.2. Наименование тем (вопросов), целиком выделенных для самостоятельной прорабо т-ки студентами.

№№тем

Наименование темы (вопроса) Основное содержаниетемы (вопроса)

Объемв часах

Литература

3. Электрический ток в ва-кууме. Термоэлектроннаяэмиссия.

Работа выхода: классиче-ское и квантовое пред-ставление.

10 Л-1, гл. 13, § 105-108

4. Электрический ток в газах.Процессы ионизации и ре-комбинации.

Самостоятельный разряд.Типы газовых разрядов.

10 Л-1, гл. 13, § 106

5. Физика твердого тела. Собственная и примеснаяпроводимости полупро-водников. Понятие обэнергетических зонах.

10 Л-1, гл. 31, § 240-250

6. Геометрическая оптика. Законы отражения и пре-ломления света. Линзы.Абберация. Фотометрия.

10 Л-1, гл. 21, § 165-170; Л-9; Л-11; М-5

2.2. Практические и семинарские занятия, их содер жание и объем в часах (по семестрам).

Кол-во часовНомерзанятия Наименование практиче-

ских занятий (семинаров)Основное содержание практических занятий (семин аров)

дневн заочн

1 2 3 4 52 семестр (18 часов)

1. Элементы кинемати-ки.

Линейные и угловые характеристики дви-жения.

2

2. Динамика частиц. Уравнение движения. Второй закон Ньют о-на. Движение под действием сил.

2

3. Законы сохраненияимпульса и энергии.

Закон сохранения импульса. Закон сохран е-ния энергии.

2

4. Вращательное дви-жение твердого тела.

Момент инерции. Вращательный момент.Момент импульса и закон его сохран ения

2

5. Механические коле-бания и волны.

Амплитуда, частота, период колебаний.Сложение гармонических колебаний. Зат у-хающие и вынужденные колебания. Ск о-рость распространения волны, частота, пе-риод и длина волны. Интерференция волн.

2

6. Контрольная работа. Механика 27. Уравнение состоя-

ния идеального газа.Явления переноса.

Основные уравнения МКТ. Уравнение с о-стояния. Газовые законы. Диффузия, вя з-кость, теплопроводность. РаспределениеМаксвелла. Барометрическая формула.

2

8. Основы термодина-мики.

Первое и второе начало термодинамики.Энтропия. Адиабатический процесс. Тепл о-емкость. Круговые процессы. КПД тепл о-вых машин.

2

9. Реальные жидкостии газы.

Уравнение Ван-дер-Ваальса. Формула Джо-уля-Томсона. Капиллярность. Поверхнос т-ное натяжение.

2

Контрольная работа. Домашняя контрольная по термодинамике.

16

1 2 3 4 53 семестр (17 часов)

1. Закон Кулона. На-пряженность поля.

Закон Кулона. Напряженность поля. При н-цип суперпозиции.

2

2. Теорема Гаусса. Расчет электрических полей с помощьютеоремы Гаусса.

2

3. Потенциал поля. Ра-бота поля. Конден-саторы.

Потенциал, работа, энергия электрическогополя. Электроемкость.

2

4. Законы постоянноготока.

Законы Ома и Джоуля-Ленца в интеграль-ной и дифференциальной форме.

2

5. Контрольная работа. Электричество 26. Магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитный мо-

мент рамки с током.2

7 Закон Ампера, силаЛоренца.

Сила Ампера и сила Лоренца. Поток вект о-ра магнитной индукции.

2

8. Электромагнитнаяиндукция.

Закон Фарадея. Индуктивность. Магнитноеполе соленоида.

2

9. Контрольная работа. Домашняя контрольная по магнетизму. 14 семестр (36 часов)

1. Механические коле-бания.

Математический и физический маятники.Уравнение гармонических колебаний. Зат у-хающие и вынужденные колебания.

2

2. Электромагнитныеколебания.

Электромагнитные колебания. Переменныйток. Резонанс.

2

3. Упругие и электро-магнитные волны.

Звуковые волны. Стоячие волны. Скоростьраспространения волн, длина волны и час-тота. Эффект Доплера.

2

4. Интерференция све-та.

Опыт Юнга. Кольца Ньютона. Интерфере н-ция в тонких пленках.

2

5. Дифракция света. Дифракция на одной щели дифракционнаярешетка. Разрешающая способность д и-фракционных приборов.

2

6. Поляризация света. Законы Малюса и Брюстера. 27. Тепловое излучение.

Фотоэффект.Законы теплового излучения. ФормулаЭйнштейна для фотоэффекта.

2

8. Эффект Комптона.Давление света.

Масса, импульс фотона. Давление света.Эффект Комптона.

2

9. Атом Бора. Рентге-новское излучение.

Формула Бальмера. Постулаты Бора. ЗаконМозли.

2

10. Волновые свойствачастиц.

Гипотеза де Бройля. Соотно-шение неопре-деленностей.

2

11. Квантовая механика. Волновая функия, ее свойства и статистич е-ский смысл. Уравнение Шредингера длястационарных состояний.

2

12. Квантовомеханиче-ское описание атома.

Квантовые числа. Электронные оболочки.Периодическая система элементов.

2

13. Строение атомныхядер.

Массовое и зарядовое числа. Размер и массаядра. Дефект массы.

2

17

14. Радиоактивность Закон радиоактивного распада. Период п о-лураспада.

2

15. Ядерные реакции. Энергия связи. Законы сохранения в яде р-ных реакциях.

2

16. Элементарные час-тицы. Ускорители.

Движение элементарных частиц в электр и-ческих и магнитных полях. Элемент ы дози-метрии ионизирующего излучения.

2

17 Контрольная работа 218 Итоговое занятие 2

2.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах.Номерработы

Наименование лабораторной работы Объем вчасах

1 2 32 семестр (18часов)

2 Определение момента инерции махового колеса. 23 Изучение и проверка основного закона динамики вращательного

движения.2

4 Определение момента инерции и положения центра тяжести физич е-ского маятника.

2

5 Определение момента инерции тела произвольной формы методо мкрутильных колебаний.

2

07 Определение коэффициента трения качения. 210 Изучение движения гироскопа в поле тяжести Земли. 2

013 Исследование колебаний несвободных систем. 211 Определение поверхностного натяжения жидкости по методу ма к-

симального давления в пузырьке газа.2

12 Определение коэффициента вязкости воздуха методом истечения изкапилляра.

2

13 Определение отношения теплоемкостей Cp/Cv для воздуха методомадиабатического расширения.

2

14 Определение динамической вязкости жидкости по мето ду падающе-го шарика.

2

15 Определение отношения теплоемкостей по скорости звука в газе. 217 Определение теплоемкости металлов методом охла ждения. 2

3 семестр (17 часов)21 Расширение пределов измерения амперметра. 222 Определение электродвижущей си лы элемента. 223 Изучение релаксационных колебаний. 224 Измерение сопротивлений на постоянном токе. 225 Изучение КПД источника тока. 226 Измерение емкости конденсаторов. 227 Определение удельной ЭДС термопары. 231 Изучение зависимости сопротивл ения провадников и полупроводн и-

ков от температуры.2

32 Изучение работы полупроводниковых выпрям ителей. 233 Определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. 234 Изучение индуктивности катушки и емкости конденсатора на пер е-

менном сопротивлении.2

18

35 Определение удельного заряда электрона. 236 Изучение гальванометра магнитоэлектрической сист емы. 237 Снятие кривой намагничивания и петли гист ерезиса. 2

4 семестр (18 часов)41 Изучение интерференции с помощью бипризмы. 242 Изучение закономерностей в спектре водорода. 243 Определение длины световой волны при помощи дифракционной

решетки.2

44 Исследование дисперсии стеклянной призмы. 245 Определение постоянной Планка и работы выхода электрона. 246 Кольца Ньютона. 21 2 3

48 Изучение дифракции с помощью лазера. 251 Изучение преломления света в линзах. 252 Измерение показателя преломления стеклянной пластинки при п о-

мощи микроскопа.2

53 Изучение естественного вращения плоскости поляр изации. 254 Определение размеров малых объектов. 255 Изучение явления поляризации света. Проверка закона Малюса. 256 Изучение законов теплового излучения. 2

3.Учебно-методические материалы по дисциплине3.1. Основная и дополнительная литература

№№п-п Автор и наименование Вид

пособия Год издания Кол-во экз. вбиблиотеке

Л-1 Трофимова Т.И. Курс физики. Печ. 2008 500Л-2 Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс ф изики Печ. 1999 100Л-3 Савельев И.В. Курс общей физики т.1, 2, 3 Печ. 1977-87 1500Л-4 Чертов А.Г. Задачник по физике. Печ. 2007 332Л-5 Трофимова Т.И. Сборник задач по физике. Печ. 2003 101

Л-6 Павлова В.И., Трофимова Т.И. Сборник задач пофизике с решениями. Печ. 2001-2003 60

Л-7 Волькенштейн В.С. Сборник задач по общемукурсу физики. Печ. 2000-2002 510

Дополнительная литература

Л-8Физика. Электростатика. Постоянный ток. Маг-нетизм: учебное пособие /В.Н. Шамбулина. –Изд.2-е. – Ухта: УГТУ, 2006. – 156 с.

Печ. 2006 50

Л-9Физика. Геометрическая и волновая оптика :учебное пособие /В.Н. Шамбулина. – Ухта: УГ-ТУ, 2007. –150 с.

Печ. 2007 50

Л-10

Физика. Квантово-оптические явления. Физикаатома. Элементы физики атомного ядра : сбор-ник задач с решениями /В.А. Жевнеренко, В.Н.Шамбулина, И.К. Серов. – Ухта: УГТУ, 2007. –61 с.

Печ. 2007 50

Л-11Физика. Геометрическая и волновая оптика:сборник задач с решениями /В.А. Жевнеренко,В.Н. Шамбулина, И.К. Серов. – Ухта: УГТУ,

Печ. 2008 50

19

2008. – 188 с.: ил.

Л-12

Физика. Квантово-оптические явления. Физикаатома. Элементы физики атом ного ядра: учеб-ное пособие /В.Н. Шамбулина, В.А. Жевнерен-ко, В.О. Некучаев. – Ухта: УГТУ, 2008. – 152 с.

Печ. 2008 50

Л-13 Физика. Часть 1: учебное пособие /И.К. С е-ров и др. – Изд. 2-е– Ухта: УГТУ, 2002.–75 с. Печ. 2002 250

Л-14 Физика. Часть 2: учебное пособие /И.К. С е-ров и др. – Изд. 2-е– Ухта: УГТУ, 2002.–67 с. Печ. 2002 250

3.2. Наглядные и другие пособия и ТСО.

Список плакатов (НП).1. Диаграмма состояния воды.2. Плотность воды и ее насыщенного пара при различных температурах.3. Явления переноса.4. Энергия поступательного движения молекул идеального газа.5. Детандерная машина для сжижения газа.6. Цикл Карно.7. Изотермы реального газа.8. Теплопроводность газов.9. Распределение молекул идеального газа по скоростям.10. Установка для получения высокого вакуума.11. Пластинчатый роторный насос.12. Диффузионно-конденсационный насос.13. Дифракционная решетка.14. Дифракция на щели.15. Распределение электронов в атомах элементов.16. Схема рубинового лазера.17. Фотоэлектронный умножитель.18. Интерферометр Майкельсона.19. Радиоактивные превращения осколков, возникающ их при делении ядер.20. Атомная электростанция ( тепловая схема ).21. Тороидальная установка для получения высокотемпературной плазмы.22. Основные типы ускорителей.23. Циклотрон.24. Элементарные частицы.25. Радиоактивные ряды.26. Энергия связи атомных ядер.27. Дифракция электронов.28. Эффект Комптона.29. Опыт Франка и Герца.30. Атом Бора.31. Опыт Резерфорда.32. Давление света.33. Способы наблюдения интерференции.34. Интерференция в тонких пленках.35. Кольца Ньютона.

20

3.3. Методические пособия и указания

№№п-п Наименование Год издания Кол-во экз.

М-1 Методические указания к контрольным заданиям по теме«Механике». – Ухта: УГТУ, 2008. – 22 с. 2008 50

М-2Методические указания к контрольным заданиям по теме«Молекулярная физика и термодинамика ». – Ухта: УГТУ,2008. – 29 с.

2008 50

М-3Методические указания к контрольным заданиям по теме«Электростатика и постоянный ток ». – Ухта: УГТУ, 2008.– 19 с.

2008 20

М-4 Методические указания к контрольным заданиям по теме«Электромагнетизм». – Ухта: УГТУ, 2008. – 18 с. 2008 20

М-5Методические указания к контрольным заданиям по теме«Геометрическая и волновая оптика».– Ухта: УГТУ, 2008г. – 18 с.; ил.

2008 50

М-6Методические указания к контрольным заданиям по теме«Квантовой оптика. Атомной и ядерной физике ». – Ухта:УГТУ, 2008 г. – 19 с.; ил.

2008 50

М-7 Методические указания по выполнению лабораторныхработ.

2003–2008 1000

3.4. Методические указания по использованию ТСО и ЭВМ№№п-п

Наименование Год издания Кол-во экз.

Т-1 Методические указания к лаборато р-ному практикуму по физике (компь ю-терное моделирование).

1995 25

Т-2 Методические указания к лабораторнойработе 17-а (ЭВМ Д3-28)

1988 10

Т-3 Методические указания по расчетусложных электрических цепей с пом о-щью правил Кирхгофа.

1997 30

4. Протокол согласования рабочей программы с другими дисципли нами специальностейна 2008/2009 учебный год

Наименование дисцип-лин, изучение которыхопирается на данную

дисциплину

Кафедра

Предложения об изме-нениях в пропорциях

материала, порядка из-ложения

Принятое решение(протокол №, дата),кафедра, разрабаты-вающая программу

Примечание.Рабочая программа согласуется с профилирующими (выпускающими) кафедрами и к а-федрами, обеспечивающими проведение дисциплин, изучение которых опирается на да н-ную дисциплину.

Дополнения и изменения в рабочей программе на ______/______ учебный год

В рабочую программу вносятся следующие изменения:________________________________ ________________________________ _____________________________________________ ________________________________ _____________________________________________ ________________________________ _____________________________________________ ________________________________ _____________________________________________ ________________________________ _____________________________________________ ________________________________ _____________________________________________ ________________________________ _____________________________________________ ________________________________ _____________________________________________ ________________________________ _____________________________________________ ________________________________ _____________________________________________ ________________________________ _____________________________________________ ________________________________ _____________________________________________ ________________________________ _____________________________________________ ________________________________ _____________

Рабочая программа пересмотрена Заведующий кафедрой____________________"_____"______________ ______г.

Проректор по учебной работеВнесенные изменения утверждаю

_________________________________________

"____"_________________ _____ г.

22

ПРИЛОЖЕНИЕ А

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕН ДАЦИИ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТ ЕЛЯ

Последовательность изложения вопросов и их глубина может быть различной в за-висимости от реально складывающейся ситуации учебного процесса. Кроме того, преп о-даватель имеет право выбора способ изложения того или иного вопроса. Лекционный курсизлагается с использованием мультимедиа. Презентации курса находятся в большой фи-зической в каталоге D:\Физика\.

Основные приемы изучения материала и используемый соответствующий задачныйматериал рассмотрен в учебниках и учебных пособиях издательства УГТУ (приведены всписках основной и дополнительной литературы).

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИ Я ДЛЯ СТУДЕНТОВ

В каждом семестре во время изучения дисциплины «Физика» студент очной формыобучения должен выполнить по 4 –6 лабораторных работ в соответствии с методическимиуказаниями к каждой работе. В соответствии с рабочей про граммой необходимо выпол-нить две контрольные работы в семестре, одна из которых домашняя, вторая – аудитор-ная. Контрольные выполняются по заданиям, аналогичным тем, что приведены в указа н-ных выше методических указаниях, разработанных на кафедре физики УГТУ . В кон-трольных работах даны задачи, подобные тем, что разобраны в учебных пособиях прив е-денных в основной и дополнительной литературе.

Студенты безотрывной (заочной) формы обучения к каждой из двух сессий выпол-няют по три контрольные работы по учебным пос обиям, указанным в рабочей программе,и 4 лабораторные работы во время сессии. Первые три контрольные работы выполняютсяпо учебному пособию Л-13, следующие три – по Л-14. Варианты для выполнения кон-трольной работы определяется по последним двум цифрам ном ера зачётной книжки в со-ответствии с таблицей приведенной ниже. Чтобы получить трёхзначный номер задачи поучебному пособию, к двухзначному номеру, определяемому по таблице, спереди добавл я-ется третья цифра, соответствующая номеру контрольной работы.

Например, если номер зачётной книжки студента 050712, то он выполняет вариант№ 12, соответственно номера задач по первой контрольной будут 102, 114, 127, 132, 144,157, 167, 174; по второй работе – 202, 214, 227, 232, 244, 257, 267, 274 и т.д. по следующимработам.

Таблица для определения вариантов контрольных заданийдля студентов безотрывной формы обучения

№ зад.№ вар. 1 2 3 4 5 6 7 8

00 01 11 30 34 43 58 68 8001 03 16 24 37 42 55 61 7302 02 15 28 35 50 52 70 7103 03 16 29 35 48 55 62 7804 09 18 30 38 50 55 62 7905 03 18 25 34 50 54 66 7206 09 14 25 35 46 57 65 8007 08 12 30 37 41 52 67 75

23

№ зад.№ вар. 1 2 3 4 5 6 7 8

08 01 17 22 32 47 52 66 7209 04 20 29 36 44 59 66 7810 07 12 27 40 50 60 63 7711 04 13 25 31 41 54 61 7512 02 14 27 32 44 57 67 7413 02 16 23 39 50 60 65 7114 09 20 23 32 41 54 67 7115 06 12 25 39 49 57 62 7816 10 14 21 40 47 55 68 7717 02 16 27 32 47 54 64 7518 01 13 25 31 44 59 66 7519 02 14 21 36 47 59 69 7620 05 16 29 40 42 58 65 7921 03 18 27 35 49 57 65 7822 03 12 25 40 45 52 64 7423 07 14 29 39 47 51 64 7624 02 11 29 38 47 55 63 7525 05 20 28 32 45 54 66 7426 10 17 23 37 50 59 67 7927 08 18 25 35 43 51 69 7228 06 15 28 32 48 56 67 7629 07 16 24 33 41 55 65 7730 08 11 27 31 45 56 61 7431 05 14 22 36 50 58 66 7832 10 18 27 37 45 59 62 7933 09 18 21 35 44 57 70 7234 05 14 22 31 49 55 66 7835 05 14 30 31 45 53 66 7336 06 13 27 38 47 53 66 7537 03 17 25 39 43 51 64 7638 02 11 25 39 44 51 63 7339 01 15 23 37 41 59 62 7940 07 16 27 33 41 53 65 7841 07 16 29 33 41 51 64 7542 02 13 25 39 42 57 69 7643 05 14 29 32 45 53 69 8044 06 20 27 33 46 54 67 7345 08 17 29 33 44 52 67 7446 08 17 30 31 47 55 65 7447 06 19 27 35 43 59 64 7348 10 17 25 34 41 54 67 7849 08 17 25 34 49 58 67 7750 10 19 25 33 41 59 61 7351 07 17 25 33 48 57 61 7152 01 15 22 31 49 57 69 7153 09 18 25 40 42 60 70 7954 04 14 21 39 45 53 68 7855 05 19 27 31 43 51 64 80

24

№ зад.№ вар. 1 2 3 4 5 6 7 8

56 10 19 25 34 42 59 67 7957 09 19 27 35 43 51 68 8058 05 18 24 34 43 58 61 7759 06 15 21 40 48 55 64 7660 10 19 23 34 42 51 69 7161 09 13 21 35 47 56 68 7462 08 12 28 37 45 54 67 7663 09 13 21 33 42 60 67 7964 09 18 24 35 43 57 68 7965 01 11 24 35 44 53 70 7266 05 15 22 32 50 58 69 7167 10 14 22 37 42 51 69 7168 09 13 30 33 46 54 67 7769 02 16 22 36 49 58 61 7870 09 18 24 38 42 60 70 7271 08 12 28 32 48 53 66 7472 01 13 21 34 49 53 64 7973 02 15 29 35 44 55 63 7874 09 14 24 39 50 51 69 7175 01 20 21 40 49 60 66 7376 08 20 28 38 49 53 68 7377 08 20 28 38 46 57 68 7178 01 16 30 39 41 59 67 7279 05 12 30 37 44 52 70 7580 04 17 24 34 45 56 64 7981 03 20 21 35 49 60 63 7382 01 16 24 31 49 55 68 7383 08 20 24 38 49 53 69 7384 09 11 25 31 43 56 69 7385 10 19 21 38 42 52 68 7686 04 14 25 34 42 54 61 7787 03 11 29 35 49 58 63 7688 08 16 29 36 49 58 63 7689 04 20 28 34 42 54 64 7690 04 13 23 31 46 55 62 7491 03 14 27 37 43 53 70 7292 01 18 22 38 46 54 61 7393 02 11 29 37 43 58 61 8094 08 19 27 38 41 59 61 7895 01 18 23 34 42 58 68 8096 02 20 23 36 44 52 69 7697 05 11 27 31 46 53 66 7698 03 17 29 33 46 54 67 7499 06 15 23 31 49 52 64 76

25

Федеральное агентство по образованиюГосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ухтинский государственный технический университет »

УТВЕРЖДАЮ Первый проректор

_______________В.К. Хегай

«____»_____________ 200__г.

Материалы,устанавливающие содержание и порядокпроведения промежуточных и итоговых

аттестацийпо ___«Физике»____________________________________ ____________________________

наименование дисциплины

для специальности направления 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовыхместорождений»_______________________________________________________________

шифр и наименование специальности

нефтегазопромысловый факультет _______________________________________________кафедра физики_________________________________________________ _______________курс 1, 2______________________________________________________________________семестр 2, 3, 4_________________________________________________________________

26

1. ВИДЫ И ФОРМЫ ТЕКУЩЕГО, ЕЖЕМЕСЯЧНОГО, РУБЕЖНОГО КОНТРОЛЯ,ИТОГОВЫХ АТТЕСТАЦИЙ

Текущий контроль включает в себя контроль выполнения заданий для самосто я-тельной работы. К ежемесячному контролю дополнительно относится контроль выполн е-ния домашних заданий, осуществляемый в форме индивидуальных консультаций и пр о-верке заданий, предложенных для самостоятельной работы. Рубежный контроль осущес т-вляется посредством выполнения контрольных работ (на практических занятиях и в фо р-ме домашней контрольной работы), тестового ко нтроля на лекциях.

Итоговый контроль осуществляется приемом экзамена . Экзаменационные билетысоставляются с использованием генератора случайных чисел, который выбирает задания втестовой форме, составленные на основании теоретических вопросов, приведенных ниже,и задач из указанной выше литературы.

1.1. Вопросы к экзамену за II семестр для студентов очного обучения .ОСНОВЫ МЕХАНИКИ.

Кинематика материальной точки и абсолютно твердого тела.Тема 1. Кинематические характеристики движения.1. Радиус-вектор. Вектор перемещения. Их выражение через декартовы координаты точки.Сделайте рисунок, укажите соответствующие векторы.2. Скорость перемещения. Средняя и мгновенная скорости. Сделайте рисунок, укажитенаправления этих скоростей. Проекции скорости на оси декартовых координат. Модульскорости.3. Путь. Его связь с модулем скоро сти. Что собой представляет путь на графике зависим о-сти скорости от времени? Среднее значение модуля скорости v

.

4. Ускорение, его связь со скоростью и радиус -вектором точки. Проекции ускорения наоси декартовых координат. Модуль уско рения. Среднее значение модуля ускорения

a

.5. Неравномерное движение точки по криволинейной траектории. Нормальная na и тан-генциальная a составляющие ускорения, их связь со скоростью точки. Как они характе-ризуют изменение скорости? Сделайте рисунок, укажите na , a , скорость v и полное ус-корение a .Тема 2. Кинематические уравнения движения. Равнопеременное дв ижение.6. Получите на основе дифференциальных уравнений кинематические уравнения движ е-ния )(tr

и )(tv

для тела, движущегося с постоянным ускорением a . Начальный радиус-

вектор 0r

начальная скорость тела 0v

.7. Получите на основе дифференциальных уравнений кинематические уравнения движ е-ния )(tx , )(ty , )(tv x и )(tvy для тела, брошенного горизонтально с высоты h со скоро-стью 0v . Укажите оси и начало отсчета координат. Пол учите уравнение траектории.8. Получите на основе дифференциальных уравнений кинематические уравнения движ е-ния )(tx , )(ty , )(tv x и )(tvy для тела, брошенного со скоростью 0v под углом к гори-зонту. Сделайте рисунок, укажите оси и начало отсчета координат.9. Получите уравнение траектори и для тела брошенной, с поверхности земли со скор о-стью 0v под углом к горизонту. Сделайте рисунок, укажите оси и начало отсчета коо р-динат.

27

Тема 3. Кинематика вращательного движения точки.10. Кинематические характеристики вращате льного движения: угол поворота d радиус-вектора; угловое перемещение d , угловая скорость

и угловое ускорение связь меж-

ду ними. Сделайте рисунок и укажите направлени я этих векторов.11. Связь между линейными ( ds , v , a , a , na ) и угловыми ( d , , ) характеристикамидвижения точки.12. Получите кинематические уравнения равноускоренного и равнозамедленного вращ е-ния точки )(t и )(t , используя дифференциальные уравнения: dtd и dtd( – угол поворота, – угловая скорость, – угловое ускорение; при 0t , 00 ,

0 ).13. Напишите выражения для средних величин угловой скорости <> и углового ускоре-ния <>. Найдите среднее значение угловой скорости за время от начал а движения до ос-тановки, если она меняется по закону: 2

0 At , где 0 и A – постоянные величины.Тема 4. Кинематика абсолютно твердого тела.14. Дайте определение абсолютно твердого тела (АТТ). Поступательное и вращате льноедвижения АТТ. Какие кинематические характеристики используются для описания этихдвижений?Динамика материальной точки, системы материальных точек, АТТТема 5. Законы Ньютона.15. Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона – закон инерции. Сила и мас-са. Импульс. Второй закон Ньютона для материальной точки, дайте различные формул и-ровки. Границы применимости классической механики.16. Второй закон Ньютона для материальной точки с учетом силы сопротивления, зав и-сящей от скорости v . Приведите пример для случая, когда kxFсопр , где k – постоян-ная величина.17. Третий закон Ньютона. Фундаментальные силы в классической механике – гравитаци-онные и электромагнитные. Сила тяжести и вес. Силы трен ия. Упругие силы.18. Полный импульс системы материальных точек. Внутренние и внешние силы. Теоремаоб изменении полного импульса системы (второй закон Ньютона). Дайте формулировку,напишите выражение в векторной форме и в проекциях.19. Что такое центр масс (центр инерции)? Напишите выражения для определения радиус -вектора и координат центра масс. Получите уравнение движения центра масс.Тема 6. Закон сохранения импульса.20. Что такое замкнутая (изолированная) и незамкнутая (открытая) системы в механике?Получите закон сохранения импульса для системы материальных точек, дайте формул и-ровку закона. Закон сохранения импульса и однородность пространства.21. Напишите закон сохранения импульса для системы материальных точек в векторнойформе и проекциях. Поясните, можно ли применять закон сохранения импульса, если си с-тема не является замкнутой.Тема 7. Работа. Мощность. Энергия.22. Дайте определение элементарной работы, напишите различные выражения. Как в ы-числить работу при конечном перемещении тела? Что собой представляет работа на гра-фике проекции силы )(rFr , где r – направление перемещения? Какую работу называютположительной, отрицательной?23. Мощность, дайте определение. Получите формулу, связывающую мощность с силой искоростью тела. Выразите мощность через проекции силы и скорости.24. Получите выражение для кинетической энергии тела. Выразите кинетическую эне р-гию через импульс тела.25. Консервативные силы. Работа консервативных сил. Потенциальная энергия. Связьконсервативной силы с потенциальной энергией.

28

26. Диссипативные силы. Работа диссипативных сил. Кинетическая энергия механическойсистемы, ее связь с работой внешних и внутренних сил. С работой каких сил связано и з-менение полной энергии механической системы ?27. Закон сохранения механической энергии , условия его применимости. Общефизич е-ский закон сохранения энергии. Закон сохранения механической энергии и однородностьвремени.28. Примените законы сохранения импульса и энергии к абсолютно упругому прямомуцентральному удару двух шаров.29. Что называют абсолютно неупругим ударом? Примените закон сохранения импульса кабсолютно неупругому удару двух шаров. Сохраняется ли в этом случае механическаяэнергия?Тема 8. Динамика абсолютно твердого тела.30. Момент силы. Момент импульса частицы относительно произвольной точки. Получ и-те основной закон динамики вращательного движения.31. Момент инерции. Напишите выражения для момента инерции материальной точки,системы материальных точек, твердого тела. Сформулируйте т еорему Штейнера, напиши-те выражение.32. Получите выражение для момента инерции стержня относительно оси , проходящейчерез конец стержня и перпендикулярной ему.33. Напишите основной закон динамики для вращения тела вокруг неподвижной оси. Да й-те формулировку, поясните все величины, входящие в выражение закона.34. Плоское движение твердого тела, дайте определение. Напишите уравнения движения,учитывающие поступательное и вращательное движения тела. Рассмотрите пример скат ы-вания цилиндра с наклонной плоскости.35. Получите выражение для работы силы при вращательном движении тела. Мощностьпри вращательном движении.36. Получите выражение для кинетической энергии вращающегося тела. Напишите выр а-жение для кинетической энергии тела, совершающего одновременно по ступательное ивращательное движения.Тема 9. Закон сохранения момента импульса.37. Получите закон сохранения момента импульса. При каких условиях он выполняется?Приведите примеры. Закон сохранения момента импульса и изотропность пространства.Закон сохранения момента импульса как фундаментальный закон природы.Тема 10. Силовые поля.38. Понятие поля. Поля консервативных сил. Связь консервативной силы и потенциальнойэнергия тела. Механическое равновесие и потенциальная энергия.39. Что называют потенциальными кривыми? Как можно качественно проанализироватьхарактер движения частицы по известной потенциальной кривой? Что такое потенциал ь-ная яма и потенциальный барьер?40. Гравитационное поле. Всемирный закон тяготения Ньютона. Напишите выражениезакона тяготения для двух материальных точек в векторной и скалярной формах. Напиш и-те выражение для силы тяготения между двумя телами произвольной формы.41. Получите выражение для потенциальной энергии тела в поле тяготения Земли. Прикаких условиях можно использов ать формулу mghWпот ?Тема 11. Принцип относительности в механике. Элементы релятивистской кинем а-тики и динамики.42. Принцип относительности Галилея. Преобразование координат и закон сложения ск о-ростей в классической механике.43. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца для коо р-динат и времени. Что принципиально нового внес Эйнштейн в представления о простра н-стве и времени? Понятие об общей теории относительности.

29

44. Сокращение длины – как следствие теории относительности. Используя преобразов а-ния Лоренца, получите выражение, связывающее длину стержня в различных системахотсчета.45. Замедление времени – как следствие теории относительности. Используя преобразов а-ния Лоренца, получите выражение, связывающее длите льность события в различных си с-темах отсчета.46. Интервал между событиями в релятивистской механике и его инвариантность. Сра в-ните с классическими представлениями.47. Релятивистский закон сложения скоростей: напишите выражение, поясните все вх о-дящие в него величины. Найдите относительную скорость двух фотонов, движущихся н а-встречу друг другу, используя классический и релятивистский законы сложения скор о-стей. Сравните результаты.48. Получите выражение для кинетической энергии релятивистской частицы. При к акомусловии оно переходит в классическую формулу? Энергия покоя. Полная релятивистскаяэнергия.49. Релятивистский импульс. Связь импульса с энергией для релятивистской и классич е-ской частицы. Частицы с нулевой массой.50. Взаимосвязь массы и энергии в те ории относительности.Тема 12. Механические колебания и волны.51. Смещение, скорость и ускорение при гармонических колебаниях; связь максимальныхзначений этих характеристик Энергия гармонических колебаний; зависимость потенц и-альной и кинетической энергии от времени.52. Дифференциальное уравнение колебании для математического маятника. Решение эт о-го уравнения для случая малых колебаний при отсутствии сил сопротивления. Какие п а-раметры маятника нужно изменить, чтобы удвоить частоту колебаний? Как при этом из-менятся максимальные скорость и ускорение колеблющегося тела?53. Дифференциальное уравнение колебаний для пружинного маятника и его решение длямалых колебаний при отсутствии сил сопротивления. Как изменяется период колеб анийпри увеличении массы колеблющегося тела в два раза? Как при этом изменяются макс и-мальные значения скорости и ускорения колеблющегося тела?54. Запишите дифференциальное уравнение для свободных гармонических колебаний ф и-зического маятника. Получите формулу для вычисления периода коле баний.55. Сложение гармонических колебаний одинакового направления. Биения, частота би е-ний.56. Сложение взаимно-перпендикулярных колебаний. Когда траектория суммарного кол е-бания представляет отрезок прямой линии, эллипс?57. Частица участвует одновременн о в двух колебательных движениях вдоль взаимно пе р-пендикулярных направлений. Частоты колебаний одинаковы. Фазы колебаний отлич аютсяна радиан. Какую форму имеет траектория частицы?58. Перечислите силы, которые действуют при затухающих колебаниях и напиш ите вы-ражения для них. Сформулируйте закон Ньютона для этого движения и представьте его ввиде дифференциального уравнения. Напишите решение этого уравнения.59. Напишите уравнение затухающих колебаний. Чему равен их период? По какому зак о-ну изменяется с течением времени амплитуда колебаний? Что называют коэффициентомзатухания?60. Что называют логарифмическим декрементом затухания? От каких характеристик к о-леблющегося тела зависит величина декремента затухания?61. Какие колебания называются вынужденными? Запишите (в виде дифференциальногоуравнения) закон движения для вынужденных колебаний. Как выглядит решение эт огоуравнения?

30

62. Напишите уравнение вынужденных колебаний. Что такое установившийся режим к о-лебаний? От чего зависят значения амплитуды и фазы колебаний в установившемся р е-жиме?63. Что такое резонанс при вынужденных колебаниях? Опишите условия, при которыхпроисходит резонанс. Каковы особенности движения колеблющегося тела при осущест в-лении резонанса?64. Как получают уравнение плоской бегу щей волны? Приведите примеры продольных ипоперечных волн. Что является колеблющейся величиной в этих примерах? В каких ср е-дах могут возникать продольные (поперечные) волны?65. Запишите уравнение плоской бегущей волны, используя: 1) период колебаний и дли нуволны; 2) угловую частоту колебаний и скорость волны. Чему равно расстояние междудвумя соседними точками волны, колеблющимися в противоположных фазах?66. Стоячие волны. Опишите условия образования стоячей волны. Почему, в отличие отбегущей волны, стоячая волна не переносит энергию? Получите формулы, описыва ющиеположения узлов и пучностей в стоячей волне.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКАТема 13. Молекулярно-кинетические представления о строении вещества.67. Молекулярные системы как системы, сост оящие из большого числа частиц. Термод и-намический и молекулярно-кинетический (статистический) способы описания таких си с-тем. Параметры системы и уравнения состояния. Средние характеристики молекул.68. Идеальный газ как простейшая модель реальных газов. Ур авнение состояния идеаль-ного газа – уравнение Менделеева-Клапейрона. Напишите уравнение в различных фо р-мах: для т кг газа, для одного моля; в форме, связывающей давление газа с концентрациеймолекул. Поясните все величины, входящие в уравнения.69. Получите основное уравнение молекулярно -кинетической теории идеального газа, св я-зывающее макропараметры газа с его микрохарактеристиками.70. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы. Молекулярно -кинетическое толкование абсолютной температур ы.71. Степени свободы молекул. Закон равного распределения энергии по степеням своб о-ды. Полная кинетическая энергия всех видов движения молекул идеального газа.Тема 14. Классическая статистика.72. Закон Максвелла для распределения молекул идеального газ а по скоро-

стям:

kTmvv

kTmvf

2exp

24)(

22

23

. Нарисуйте кривую распределения. Поясните,

что собой представляют )(vf , и остальные величины. Чему равна площадь под кривойраспределения? Что называется плотностью вероятности? Напишите выражение д ля ско-рости, соответствующей максимуму на кривой распр еделения. Как она называется?73. Средняя арифметическая и средняя квадратичная скорости молекул. Как можно пол у-чить выражения для средних скоростей, используя закон Максвелла для распределениямолекул по скоростям?74. Барометрическая формула: получите формулу, дайте пояснения всех величин, нар и-суйте график. Закон Больцмана для распределения молекул в потенциальном поле.Тема 15. Явления переноса в газах.75. Столкновения молекул. Эффективный диаметр мо лекулы. Среднее число столкнов е-ний, средняя длина и среднее время свободного пробега молекул.76. Диффузия. Дайте определение этого процесса, напишите уравнение переноса. Нап и-шите выражение для коэффициента диффузии идеального газа.77. Вязкость (внутреннее трение). Напишете уравнение переноса и выражение для силывнутреннего трения. Напишите выражение для коэффициента вязкости идеального газа.

31

78. Теплопроводность. Напишите уравнение переноса для теплопроводности. Пояснитевсе величины, входящие в уравнен ие. Напишите выражение для коэффициента теплопр о-водности идеального газа.Темя 16. Основные понятия термодинамики. Первое начало термодинамики.79. Основные понятия в термодинамике: количество теплоты, работа, внутренняя энергия.Что такое функции состояния и функции процессов? Равновесные и неравновесные с о-стояния. Обратимые и необратимые процессы.80. Первое начало термодинамики. Дайте различные формулировки, напишите соответс т-вующие выражения. Что означает формулировка первого начала: "Нельзя построить в еч-ный двигатель первого рода"?81. Применение первого начала термодинамики к изохорическому процессу. Напишитесоответствующее выражение, дайте формулировку. Получите выражение для теплоемк о-сти идеального газа при постоянном объеме.82. Применение первого начала термодинамики к изотермическому процессу. Напишитесоответствующее выражение, дайте формулировку. Получите выражение для работы, с о-вершаемой при изотермическом процессе. Можно ли реально осуществить изотермич е-ский процесс?83. Применение первого начала термодинамики к изобарическому процессу. Напишитесоответствующее выражение, дайте формулировку. Получите выражение для теплоемк о-сти идеального газа при постоянном давлении.84. Применение первого начала термодинамики к адиабатическому процессу. Получи теуравнение адиабаты. Как показатель адиабаты связан с числом степеней свободы молекулидеального газа?85. Работа при адиабатическом процессе. Дайте определение процесса, получите выраж е-ние для работы. Можно ли реально осуществить адиабатический процесс? Ответ поясни-те.86. Теплоемкости идеального газа VС и pC , связь между ними. Дайте определение удел ь-ной и молярной теплоемкостей. От каких величии зависит теплоемкость ид еального газа?Нарисуйте характерный график зависимости теплоемкости реальных двухато мных газовот температуры. Как можно объяснить эту зависимость на основе квантовой теории те п-лоемкости?Тема 17. Второе начало термодинамики.87. Дайте определение изменения энтропии системы. Напишите общее выражен ие длявычисления изменения энтропии идеального газа. Какое значение имеют эти вычислениядля реальных газов?88. Вычислите изменение энтропии идеального газа при изохорическом процессе.89. Вычислите изменение энтропии идеального газа при изотермическом п роцессе.90. Вычислите изменение энтропии идеального газа при изобарическом процессе.91. Энтропия как функция состояния, мера рассеяния энергии и мера беспорядка системы.Термодинамическая вероятность, ее связь с энтропией.92. Второе начало термодинамики . Дайте различные формулировки.93. Круговые процессы (циклы). Цикл Карно. Вычисление КПД цикла Карно с использ о-ванием понятия энтропии. Реальные циклы, их КПД.Тема 18. Реальные газы.94. Силы межмолекулярного взаимодействия. Нарисуйте характерные кривые для силы иэнергии взаимодействия двух молекул. Силы отталкивания и притяжения. Поясните с п о-мощью потенциальной кривой, почему диаметр молекул называют эффективным.95. Уравнения состояния реальных газов. Напишите уравнение Ван -дер-Ваальса. Поясни-те физический смысл поправок в этом уравнении.96. Изотермы реальных газов. Нарисуйте кривые при различных температурах. Укажитеобласти устойчивых и метастабильных фазовых состояний. Критическое состояние. Какиесведения о молекулах можно получить, зная из опыта критические параметры?

32

97. Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля -Томсона.Тема 19. Конденсированное состояние вещества.98. Агрегатные состояния вещества. Общий характер взаимодействия двух молекул в з а-висимости от расстояния между ними. Нарису йте потенциальную кривую, дайте поясн е-ния. Тепловое движение молекул. Как объяснить, что одно и то же вещество (например,вода) может быть в различных агрегатных состояниях?99. Жидкости. Особенности жидкого состояния. Поверхностное натяжение. Смачивание.Давление, обусловленное кривизной поверхности жидкости.100. Капиллярные явления. Получите формулу для высоты подъема жидкости в круглойкапиллярной трубке. Значение капиллярных явлений в жизни и технике. Поверхностно -активные вещества.

1.2. Вариант экзаменационного билета за II семестр для студентов очного обучения.

Ухтинский государственный технический университетДисциплина ФИЗИКА Курс IСпециальности: все технические Семестр 2Форма обучения очная

Билет № 233

1. Является ли движение точки обязательно прямо линейным в случаях: 1) constv ; 2)

consta ?

1) 1 – да, 2 – да; 2) 1 – нет, 2 – нет; 3) 1 – да, 2 – нет; 4) 1 – нет, 2 – да.

2. Тело брошено горизонтально (вдоль оси X, ось Y направлена вверх) с высоты h со ско-ростью 0v . Запишите выражение для )(tvx .

1) 0)( tvx 2) 0)( vtvx 3) gtvtvx 0)( 4) gtvtvx 0)(

3. Точка М движется по окружности с постоянным тангенциальным ускорением. Если проек-ция тангенциального ускорения на направление скорости положительна, то величина но р-мального ускорения…

1) увеличивается2) не изменяется

3) уменьшается

4. Какие из величин (скорость, сила, ускорение, перемещение) при механическом движ е-нии всегда совпадают по направлению?

1) сила и ускорение 2) сила и скорость3) сила и перемещение 4) ускорение и перемещение

5*. Шар массы 21 m кг, летящий со скоростью kjiv

231 (м/с), неупруго соударя-ется с шаром массы 32 m кг, имеющим скорость kjiv

4222 (м/с). Найдитемодуль скорости шаров v после удара.

6. На частицу, находящуюся в начале координат, действует сила, вектор которой опред е-ляется выражением jiF

32 , где i

и j

единичные векторы декартовой системы к о-

ординат. Работа, совершенная этой силой при перемещении частицы в точку с коорд и-натами (5;0), равна…

1) 3 Дж 2) 10 Дж 3) 15 Дж 4) 25 Дж

33

7. Шар и полая сфера, имеющие одинаковые массы и радиусы, вкатываются без проскальзыва-ния на горку. Если начальные скорости этих тел одинаковы, то…1) оба тела поднимутся на одну и ту же высоту2) выше поднимется шар3) выше поднимется полая сфера

8*. Шарик массой 100 г бросили под углом 45° к горизонту со скоростью 25 м/с. Найдитемодуль момента импульса шарика относительно точки бросания в вершин е траекто-рии.

9. По круговым орбитам вокруг Земли летают два спутника. Если радиусорбиты 1R первого спутника в два раза больше радиуса орбиты 2R

второго, то скорость движения 1v первого спутника по отношению кскорости движения 2v второго1) больше в 4 раза 2) больше в 2 раза 3) больше в 2 раз 4) меньше в 2 раз

10. На Южном полюсе Земли производится выстрел в горизонтал ьном направлении. Ско-рость пули равна 200 м/с, расстояние до мишени 500 м. На сколько и в каком напра в-лении отклонится пуля в горизонтальном направлении от той точки мишени, в кот о-рую метился стрелок. Угловая скорость вращения Земли равна 7,3 10-5 с-1.

1) 9 см влево 2) 9 см вправо 3) 31 м влево 4) 31 м вправо

11. Запишите выражение для величины релятивистского импульса.

1) vmp 0 ; 2)2

0

)(1 cv

vmp

; 3)

20

)(1 cv

mm

; 4)

2

20

)(12 cv

vmT

.

12. Груз на нити совершает свободные колебания между точками 1 и 3. В какомположении нормальное ускорение груза равно нулю?

1) только в точке 2 2) в точках 1 и 3 3) в точках 1, 2, 3; 4) ни в одной точке

13. Уравнение плоской синусоидальной волны, распространяющейся вдоль оси ОХ, имеетвид )210sin(01,0 3 xt . Волновое число имеет размерность…1) 1/с 2) с 3) 1/м 4) м

14. При сжатии неизменного количества газа его объем уменьшился в 2 раза, а давлениеувеличилось в 2 раза. Как изменилась при таком сжатии температура газа?1) увеличилась в 2 раза 2) уменьшилась в 2 раза3) увеличилась в 4 раза 4) не изм енилась

15. В двух одинаковых баллонах находятся два разных газа. Их внутренние энергии од и-наковы. Давление в первом баллоне в 2 раза больше, чем во втором. Найдите отнош е-ние чисел степеней свободы газов. Газы считать ид еальными.

1) 4,121 ii ; 2) 4,112 ii ; 3) 212 ii ; 4) 221 ii .

16*. На сколько процентов отличается от наиболее вероятной средняя квадратичная ск о-рость молекул?

34

17. Во сколько раз давление атмосферы на высоте 100 м больше, чем на высоте 1000 м?Примите молярную массу воздуха всюду равной 29 кг/кмоль, температуру неизмен-ной и равной 0°С.

1) 1,12; 2) 2,9; 3) 10; 4) 29.

18. Определите число степеней свободы молекул газа, для которого равно 1,40.

1) 3; 2) 5; 3) 6; 4) 7.

19. Адиабатическим называется процесс протекающий 1) при constT ; 2) при constp ; 3) при constV ; 4) при 0Q .

20*. Один моль одноатомного газа расширили по политропе с показателем 5,1n . Приэтом температура газа уменьшилась на 26 К ( 26T К). Найдите количество по-лученной теплоты.

21. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя равна 470 К,

температура холодильника равна 280 К. При изотермическом расширении газ

совершает работу 100 Дж. Найдите количество тепла, которое газ отдает хол о-

дильнику при изотермическом сж атии.

1) 0 2) 40,4 Дж 3) 59,6 Дж 4) 168 Дж

22*. Найдите приращение энтропии 2 моля идеального газа с показателем адиабаты 1,3,если в результате некоторого процесса объем газа увеличился в 2 раза, а давлениеуменьшилось в 3 раза.

23. На рисунке представлен график зависимости абсолютнойтемпературы T воды массой m от времени t приосуществлении теплоотвода с постоянной мощностью P .В момент времени 0t вода находилась в газообразномсостоянии. Какое из приведенных ниже выраженийопределяет удельную теплоту плавления по результатамэтого опыта?

1)1

1

TmtP

2)

mtP 2 3)

2

3

TmtP

4)

mtP 4

24. Формула Лапласа, определяющая избыточное давление для произвольной поверхностижидкости двоякой кривизны

1)R

p

2 2)

Rp

2 3)R

p

4)

21

11RR

p

25. Какое из приведенных утверждений верно: 1) соприкасающиеся полированные стекласложно разъединить; 2) полированные стальные плитки могут слипаться; 3) жи дкостиочень трудно поддаются сжатию.1) только 2 2) только 3 3) 1 и 2 4) 1, 2, 3

35

1.3. Ответы к экзаменационному билету № 233.

1) 32) 23) 14) 15) 2,8 м/с6) 27) 38) 289) 410) 111) 212) 213) 314) 415) 316) 22 %17) 118) 219) 420) –108 Дж21) 322) –10,9 Дж/К23) 424) 425) 4

2.1. Вопросы к экзамену за III семестр для студентов очного обучения.1. Сформулируйте закон Кулона в скалярном и в векторном виде. Взаимодействие

каких заряженных тел описывает эт от закон? Какие заряженные тела называют точечн ы-ми? Как рассчитывают силы взаимодействия в сист емах большого числа заряженных тел?

2. Напишите закон Кулона в скалярном и векторном виде. Напишите в ыражение длясилы взаимодействия между двумя заряженными тел ами произвольной формы.

3. Какое поле называют электростатическим? Какими векторными и скалярными х а-рактеристиками описывают электростатическое поле?

4. Напряженность и потенциал электростатического поля. Напряженность и поте н-циал поля точечного заряда.

5. Как связаны напряженность и потенциал в электростатическом поле? Если в нек о-торой области поля напряженность постоянна (однородное поле), то каково поведение п о-тенциала в этой области? Если же в некоторой области поля п остоянен потенциал, то чтоможно сказать о векторе напряженности электростатического поля?

6. Какие электростатические поля называют однородными? Как практически можносоздать однородное поле? Каково поведение потенциала в однородном электростатич е-ском поле? Будет ли однородным воле, векто р напряженности которого описываетсяследующим выражением: kCjBiAE

( CBA ,, – константы)?

7. Дайте определение разности потенциалов в электростатическом поле. Как найтиразность потенциалов, если известна зависимость от коо рдинаты для напряженности по-ля? Если в электрическое поле поместить точечный положительный заряд, то куда он бу-дет перемещаться в направлении более высокого потенциала или в направлении болеенизкого потенциала? Как при этом будет изменяться потенциальная энергия заряда?

36

8. Как описывают электростатические поля с помощью линий напряженности и экв и-потенциальных поверхностей? Каковы правила проведения этих линий и поверхностей?Откуда следует, что линия напряженности всегда перпендикулярны эквипотен ци-альным поверхностям? Почему эквипотенциальные поверхности никогда не могут пер е-секаться?

9. Сформулируйте принцип суперпозиции для электрического поля. Приведите пр и-мер расчета величины напряженности поля с помощью принципа суперпозиции.

10. В чем состоит принцип суперпозиции для электрического поля? Приведите пр и-мер расчета потенциала с применением принципа суперпозиции.

11. Дайте определение потока вектора напряженности электрического поля. Прив е-дите пример вычисления потока для поля заряженной бесконеч но длинной нити. Сформу-лируйте теорему Гаусса для потока вектора напряженности электрического поля.

12. Данте определение потока вектора напряженности электрического поля. Сформ у-лируйте теорему Гаусса. Пусть известен поток Ф 1 через сферическую поверхность радиу-са R, окружающую точечный заряд Q. Что можно сказать о величине потока Ф 2 через по-верхность в форме куба со стороной R/2 , окружающую этот заряд?

13. Сформулируйте теорему Гаусса для вектора напряженности электр ического поля.Продемонстрируйте справедливость этой теоремы на примере поля, создаваемого точе ч-ным заряженным телом.

14. В каких случаях для вычисления напряженности электрического поля более удо б-но применять теорему Гаусса, чем принцип суперпозиции? Проведите расчет поля беск о-нечной равномерно заряженной нити: 1) с помощью принципа суперпозиции; 2) используятеорему Гаусса.

15. Теорема Гаусса, ее применение для вычисления напряженности электрическогополя бесконечной плоскости, равномерно заряженной с поверхнос тной плотностью заряда(+σ).

16. Теорема Гаусса, ее применение для вычисления напряженности электрическогополя бесконечной нити, равномерно заряженное с линейной плотностью заряда (+ λ).

17. Теорема Гаусса, ее применение для вычисления напряженности электрическогополя шара, равномерно заряженного с объемной плотностью з аряда (+).

18. Работа сил электростатического поля при перемещении заряда. Циркуляция ве к-тора напряженности электростатического поля. Потенциальный характер электрост а-тического пола.

19. Как рассчитывают работу по перемещению точечного заряженного тела в эле к-тростатическом поле? В однородном электрическом поле с напряженностью Е перемещ а-ют точечное тело с зарядом Q по двум траекториям: 1) замкнутой окружности радиуса R;2) полуокружности того же радиуса. Найдите вел ичину работы в обоих случаях.

20. Как можно определить форму траектории заряженного тела в электрическом п о-ле? Объясните, совпадает ли форма траектории с формой линий вектора напряженности.Точечное тело с зарядом Q влетает в однородное электрическое поле с напряженностью Етак, что в начальные момент вектор скорости тела перпендикулярен линиям вектора н а-пряженности. По какой траектории будет двигаться это тело? (Действием гравитационныхсил пренебречь).

21. Проводники в электрическом поле. Распределение за рядов в проводниках. На-пряженность поля внутри проводника и вблизи его поверхности.

22. Электрическая емкость уединенного проводника. Получите формулу для емкостиуединенного тара радиусом R.

23. Электрическая емкость конденсатора. Получите формулу для емк ости плоскогоконденсатора.

24. Электрическая емкость конденсатора. Получите формулу для емкости цилиндр и-ческого конденсатора.

37

25. Электрическая емкость конденсатора. Получите формулу для емкости сферич е-ского конденсатора.

26. Типы конденсаторов. Эле ктроемкость конденсатора. Параллельные и посл е-довательные соединения конденсаторов.

27. Какая система зарядов называется электрическим диполем? Дайте определениевектора дипольного момента. Как направлен этот вектор по отношению к зарядам, соста в-ляющим диполь? Как классифицируют молекулы по величине дипольн ого момента?

28. Как вдали от диполя напряженность и потенциал зависят от расстояния до дип о-ля? Сравните эти зависимости с изменениями напряженности и потенциала в поле точе ч-ного заряженного тела.

29. Поведение диполя в однородном и неоднородном электрических п олях.30. Какая система зарядов называется электрическим диполем? Дайте определение

вектора дипольного момента. Чем определяется величина эне ргии диполя во внешнемэлектростатическом поле?

31. Электрическое поле в диэлектрике. Вектор электрического смещения н вектор п о-ляризации. Теорема Гаусса дм диэлектриков.

32. В чем состоит явление поляризации диэлектриков? Что такое связа нные заряды?Как величина вектора поляризации диэлектрика связана с поверх ностной плотностью свя-занных зарядов? Как напряженность электрического поля в диэлектрике влияет на вел и-чину поверхностной плотности св язанных зарядов?

33. Дайте определение диэлектрической восприимчивости диэле ктрика. Как этахарактеристика зависит от температуры? В чем состоят различия температурных завис и-мостей для полярных и неполярных диэлектриков?

34. Связь диэлектрической проницаемости с атомарными постоянными диэлектр и-ка (поляризуемостью молекул). Зависимость диэлектрической проницаемост и от темпера-туры для полярных и неполярных диэлектриков.

35. Опишите различия свойств диэлектриков, состоящих из полярных и неполярныхмолекул. .

36. Электрическая энергия взаимодействия системы точечных неподви жных зарядов.37. Электрическая энергия уедин енного заряженного проводника. Напишите форм у-

лы для вычисления энергии металлического шара радиусом R, которому сообщен заряд Q.38. Получите формулу для вычисления электрической энергии заряженного конде н-

сатора.39. Как изменится запасенная в плоском конд енсаторе энергия, если между его пл а-

стинами помещают диэлектрик и при этом: а) конденсатор из олирован, так что заряд напластинах остается постоянным; б) конденсатор все время подключен к источнику п о-стоянного напряжения ?

40. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии.41. Получите выражение для объемной плотности энергии электростат ического поля

на примере плоского конденсатора, пренебрегая краевыми э ффектами.42. Сила и плотность тока. Связь плотности тока со скоростью направленного д виже-

ния носителей зарядов. Условия существования тока. Законы постоянного тока (в инт е-гральной форме).

43. Законы постоянного тока (в интегральной форме). Удельное сопр отивление иполное сопротивление цилиндрического проводника Сторонние силы и ЭДС. Работа имощность тока.

44. Удельная проводимость и удельное сопротивление проводников. Чем определяе т-ся величина сопротивления однородного цилиндрического проводника? Как влияют и з-менения температуры на величину сопротивления проводника? Сопротивление при п а-раллельном и при последовательном с оединении проводников.

45. Источники постоянного тока. Сторонние силы. Электродвижущая сила, напряж е-ние, разность потенциалов. Чему равна разность потенциалов на зажимах источника тока

38

с ЭДС и внутренним сопротивлением r если: а) источник замкнут на внешнюю цепь ссопротивлением R; б) источник отсоединен от внешней цепи?

46. Заряженный конденсатор как источник тока . Закон изменения величины тока вовнешней цепи с сопротивлением R при разрядке конденсат ора.

47. Какие постулаты лежат в основе в классической теории электропроводности м е-таллов? Опишите затруднения, возникающие в этой теории при рассмотрении темпер а-турной зависимости электрического сопротивления.

48. Получите с помощью классической теория эл ектропроводности металлов законОма в дифференциальной форме.

49. Получите с помощью классической теории электропроводности металлов законДжоуль-Ленца в дифференциальной форме.

50. Относительный характер электрического и магнитного полей. Роль релятивис т-ских эффектов. Вектор магнитной индукции. Графическое описание магнитного поля (л и-нии вектора магнитной индукции). Приведите гр афические изображения полей прямогопроводника и соленоида. Принцип с уперпозиции магнитных полей.

51. Запишите закон Био-Савара-Лапласа в скалярном и в векторном виде. Выведитеформулу для индукции магнитного поля на оси кругового тока.

52. Запишите закон Био-Савара-Лапласа в скалярном и в векторном виде. Выведитеформулу для индукции магнитного поля прямого бесконечного проводника с током.

53. Дайте определение магнитного момента контура с током. Какова ориентация ве к-тора магнитного момента по отношению к плоскости контура? Каково направление ве к-тора магнитного момента контура, свободно установившегося во внешнем магнитном п о-ле?

54. Вихревой характер магнитного поля. Теорема о циркуляции вектора магнитнойиндукции. Получите, исходя из этой теоремы. Выражение для индукции магнитного поляпрямого бесконечного проводника стоком

55. Вихревом характер магнитного поля. Теорема о циркуляции вектора магнитнойиндукции. Получите, исходя из этой теоремы, выражение для и ндукции магнитного полявнутри бесконечно длинного соленоида.

56. Ток идет вдоль длинной полой металлической трубы. Используя теорему о цирк у-ляции вектора магнитной индукции, пока жите, что: а) индукция магнитного поля внутритрубы равна нулю; б) индукция поля вне трубы т акая же, как индукция поля, создаваемоготоком, текущим во тонкому пров оду, совпадающему с осью трубы.

57. Сила, действующая в магнитном поле на прямой проводник с током и на провод-ник произвольной формы.

58. Рассмотрите поведение витка с током в однородном магнитном поле. Выведитеформулу для механического момента, действующего на виток.

59. Рассмотрите поведение витка с током в неоднородном магнитном поле. Каков р е-зультат действия сил, приложенных к витку? Как рассчитать в еличину этих сил?

60. Рассмотрите поведение контура с током в магнитном поле. Получите выражениедля энергии контура. Как рассчитать работу по перемещению контура во внешнем ма г-нитном поле?

61. Получите выражение для силы взаимодействия двух параллельных прямых дли н-ных проводников с током (в расчете на единицу длины прово дника).

62. Сила Лоренца (векторное и скалярное представления). Какова форма траекториизаряженной частицы в однородном магнитном поле. Если частица влетает в поле: а) п а-раллельно линиям магнитной индукция, б) перпенд икулярно линиям индукции.

63. Сила Лоренца (векторное и скалярное представления). По какой тр аектории будетдвигаться заряженная частица, влетевшая с некоторой скор остью в однородное магнитноеполе под некоторым углом к линиям магни тной индукции?

39

64. Сила Лоренца (векторное и скалярное представления) . Покажите что период вра-щения частицы, влетевшей в однородное магнитное поле, и зависит от величины и на-правления ее начальной скорости.

65. Явления электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца. ЭДС и н-дукции в движущемся проводнике.

66. Явления электромагнитной индукции. Получите выражение для ЭДС индукции вплоском витке, равномерно вращающемся в однородном магни тном поле.

67. Электронный механизм возникновения ЭДС индукции в проводнике, движущемсяв однородном магнитном поле.

68. Явление самоиндукции. ЭДС самоиндукции. Дайте определение коэффициентасамоиндукции (индуктивности). Получите формулу для вычисления инду ктивности соле-ноида.

69. Явление самоиндукции. ЭДС самоиндукции. Токи при размыкании цепи, содер-жащей сопротивление и индуктивность.

70. Явление самоиндукции. ЭДС самоиндукции. Токи при замыкании ЦЕПИ, содер-жащей сопротивление и индуктивность.

71. В чем состоит явление взаимной индукции? Дайте определение к оэффициентавзаимной индукции (взаимной индуктивности). Приведите пр имер вычисления величинывзаимной индуктивности.

72. Индукционные токи в массивных проводниках (токи Фуко). Условия возникнов е-ния токов Фуко. Скин-эффект. Отрицательные и положительные следствия возникновениятоков Фуко в технических устройствах.

73. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии. П олучите выражение дляобъемной плотности энергии магнитного поля на примере длинного со леноида, пренебре-гая краевыми эффектами.

74. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии. Получите выражение дляобъемной плотности энергии магнитного поля бесконечно длинного прямого проводникас током в зависимости от расстояния г oт проводника до точки наблюдения.

75. Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля для магнитных сред.Дайте определение вектора напряженности магнитного поля и вектора намагниченности.Какова их связь с вектором магнитной индукции? В каких единицах измеряется напря-женность магнитного поля?

76. Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость. Опишите различия этиххарактеристик среды в диамагнитных, парамагнитных и фе рромагнитных веществах.

77. Какие свойства частиц (атомов, молекул) лежат в основе деления в еществ на пара-и диамагнетики? Как качественно можно объяснить намагн ичивание парамагнетиков понаправлению внешнего поля, а диамагнетиков против поля ? К какому типу магнетиковотносятся инертные газы?

78. Ферромагнетики. Зависимость намагничивания от нап ряженности поля и темпе-ратуры. Точка Кюри. Магнитный гистерезис. Применение "жестких" и "мягких" ферр о-магнитных материалов в технике.

79. Перечислите свойства ферромагнетиков. Начертите графики зависимости от н а-пряженности магнитного поля: 1) магнитной про ницаемости, 2) намагниченности, 3) и н-дукции магнитного поля. В чем состоит явление ги стерезиса?

80. Уравнения Максвелла. Ток смещения.81. Запишите в интегральной форме уравнение, выражающее одно из основных п о-

ложений теории Максвелла: переменное во времен и электрическое поле порождает ма г-нитное поле.

82. Запишите в интегральной форме уравнение, выражающее одно из основных п о-ложений теории Максвелла: переменное во времени магнитное поле порождает электр и-ческое поле.

40

83. Уравнения Максвелла. Какие из этих ур авнений описывают взаимосвязь междупеременным электрическим и переменным магнитным полями ? Какое из слагаемых в этихуравнениях описывает ток смещения ?

84. Электрический колебательный контур. Период колебаний колебательного конт у-ра.

85. Переменный электрический ток.86. Запишите уравнение плоской электромагнитной волны. Как в электромагнитной

волне связаны между собой напряженность электрического поля и индукция магнитногополя? Какова связь скорости распространения волны с электрическими и магнитными х а-рактеристиками среды?

87. Напишите выражение для напряженности электрического поля электромагнитнойволны, выразив ее через 1) частоту, показатель преломления и скорость света в вакууме,2) частоту и длину волны в вакууме. Какова ориентация вектора напряженн ости электри-ческого поля по отношению к 1) вектору магнитной индукции; 2) вектору скорости во л-ны?

88. Напишите выражение для индукции магнитного поля в электромагнитной волне,выразив ее через: 1) частоту и скорость распространения волны; 2) период колебан ий идлину волны. Какова ориентация вектора магнитной индукции по отношению к 1) векторунапряженности электрического поля; 2) вектору скорости волны?

89. Как рассчитывают плотность потока энергии в электромагнитной волне (модульвектора Пойнтинга)? Как определить направление вектора Пойнтинга? Какова ориент ацияэтого вектора по отношению к фронту волны, распространяющейся в вакууме?

2.2. Вариант экзаменационного билета за III семестр для студентов очного обучения.Ухтинский государственный технический уни верситет

Дисциплина ФИЗИКА Курс IIСпециальности: все технические С еместр 3

Форма обучения очная

Билет № 513

1. Модуль силы взаимодействия между двумя точечными заряженными телами равен F .Чему будет равен модуль силы взаимодействия между те лами, если заряд одного из нихувеличить в 3 раза, а заряд второго уменьшить в 3 раза?

1) F 2) F9 3) 3F 4) 9F

2. Как направлен вектор напряженности электри ческого поля в центреквадрата, созданного зарядами, которые расположены в его вершинахтак, как это представлено на рису нке?

1) влево 2) вправо 3) вниз 4) вверх

3. В противоположных вершинах квадрата со стороной 2 см размещены два за ряда:31 Q нКл и 62 Q нКл. Чему равны потенциалы в незанятых вершинах квадрата?

1) -1350 В 2) 1350 В 3) -2700 В 4) 4050 В

4. Дана система точечных зарядов в вакууме и замкнутые поверхности 1S ,

2S и 3S . Поток вектора напряженности электростатического поляравен нулю через…

1) поверхности 2S и 3S 2) поверхность 1S 3) поверхность 2S 4) поверхность 3S

41

5. Какая ускоряющая разность потенциалов требуется для того, чтобы сообщить скорость30 Мм/с электрону?1) –2,56 кВ 2) 2,56 кВ 3) –4,70 МВ 4) 4,70 МВ

6*. Конденсатор емкостью 3001 C пФ заряжен до напряжения 501 U В. К нему парал-лельно присоединяют незаряженный конденсатор 2002 C пФ. Какое напряжение ус-тановится на конденсаторах после их соединения?

7*. Пластину из эбонита с диэлектрич еской проницаемостью 2 поместили в однород-ное электрическое поле напряженностью 1000E В/м так, что силовые линии пе р-пендикулярны плоскости пластины. Найдите поверхностную плотность связанных з а-рядов (в нКл/м2)на пластине.

8. Электрическая энергия уединенного заряженного проводника равна…1) 22CUW 2) 22 CW 3) RtIW 2 4) 22LIW

9. Потенциальная энергия системы трех точечных зарядов 20 нКл каждый, расположен-ных в вершинах равностороннего треугольника со стороной 10 см равна:

1) 35 мкДж; 2) 70 мкДж; 3) 100 мкДж; 4) 200 мкДж.

10*. При подключении к полюсам источника ЭДС внешнего резистора с сопротивлением1601 R Ом в цепи идет ток силой 41 I А, а при подключении внешнего резистора

с сопротивлением, в два раза меньшим, чем 1R – ток силой 9,72 I А. Тогда внут-реннее сопротивление источника равно ... Ом. (Ответ округлите до целых).

11. Два резистора, имеющие сопротивления R1 = 3 Ом и R2 = 6 Ом, включены параллельнов цепь постоянного тока. Чему равно отношение мощностей P1/P2 – электрическоготока на этих резисторах?1) 1:1; 2) 1:2; 3) 2:1; 4) 4:1.

12. Электрическая цепь состоит из двух последовательно соединенных медных проводовсечениями 21 S мм2 и 32 S мм2. Найдите отношение скоростей дрейфа электроновв проводах.

1) 2/3; 2) 4/9; 3) 3/2; 4) 9/4.

13*. Обмотка длинного соленоида сделана из провода диаметром 0,8 мм. Витки обмоткиплотно прилегают друг к другу. Найдите индукцию магнитного поля внутри солено и-да при силе тока 1 A.

14. Магнитного момента, создаваемый точечным зарядом q , движущимся по окружностирадиуса R с постоянной угловой скоростью равен…

1) 2Rqp 2)2

2Rqp 3)

2

2Rqp 4)2

2Rqp

15. Рамка радиуса 5 см, содержащая 50 витков проволоки, находится в магнитном поле синдукцией 0,05 Тл. По виткам течет ток 0,5 А. Определите угол, который составляетплоскость рамки с направлением индукции магнитного поля, если на рамку действуетвращающий момент 4,9 мН м.

1) 30; 2) 45; 3) 60; 4) 90.

42

16. Электрический заряд, влетающий в однородное магнитное поле перпендикулярно с и-ловым линиям, будет двигаться в этом поле по…

1) прямой 2) окружности 3) спирали 4) винтовой линии

17. В каких единицах в СИ измеряется магнитный поток? 1) Тл 2) Вб 3) Гн 4) А/м 2

18*. Два параллельных длинных провода с одинаково направленными токами 2 А каждыйудаляют друг от друга от расстояния 5 см до 10 см. Какую работу (в мкДж) на ед и-ницу длины проводов совершают при этом силы Ампера?

19. В однородном магнитном поле вокруг оси АС с одинаковой частотойвращаются две рамки (рис.). Отношение ε1:ε2 амплитудных значенийЭДС индукции, генерируемых в рамках I и II, равно…

1) 1:4 2) 1:2 3) 1:1 4) 2:1

20. На рисунке приведена зависимость изменения силы тока I вкатушке от времени. Если на участке CD ЭДС самоиндукцииравна 630 мВ, то индуктивность катушки L равна1) 75 мГн 2) 125 мГн 3) 210 мГн 4) 275 мГн 5) 540 мГ н

21. Укажите выражение для энергии магнитного поля.

1)2

2CUW 2)2

2

CW 3) RtIW 2 4)2

2LIW

22. Магнитная проницаемость для немагнитных веществ…1) 1 2) 1 3) 1 4) 1

23. Укажите в интегральной форме уравнение, выражающее одно из основных положенийтеории Максвелла: переменное во времени магнитное поле порождает электр ическоеполе.

1)

SL

SdtBldE

2)

SL

SdtDjldH

3)

VS

dVSdD

4) 0S

SdB

24. Какой график соответствует зависимости удельного со противления полупроводниковp -типа от температуры?

25. Период колебаний в колебательном контуре равен 0,04 мс. Если индуктивность к а-тушки из колебательного контура увеличить в 4 раза, то период станет равным1) 10 мкс 2) 20 мкс 3) 60мкс 4) 80 мкс 5) 160 мкс

43

2.3. Ответы к экзаменационному билету № 513.

1) 12) 13) 14) 45) 16) 30 В7) 4,4258) 29) 310) 211) 312) 313) 1,57 мТл14) 215) 316) 217) 218) 0,5519) 320) 321) 422) 123) 124) 225) 4

3.1. Вопросы к экзамену за IV семестр для студентов очного обучения.1. Основные законы геометрической оптики.2. Элементы фотометрии.3. Когерентность световых волн. Время когерентности и длина когерентности. Практ и-

ческие способы получения волн с достаточно высокой степенью когерентности (пр и-ведите пример расчета получаемой интерференционной картины).

4. Интерференция световых волн. Покажите, что если разность фаз двух накладыва ю-щихся волн беспорядочно меняется во времени, то средняя по времени энергия р е-зультирующей волны равна сумме энергий исходных вол н (считайте, что за время на-блюдения все значения разности фаз равновероятны).

5. Методы расчета интерференционной картины от двух точечных когерентных исто ч-ников волн: расчет координат темных и светлых полос и расстояния между соседнимиполосами.

6. Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона. Получите условия мин и-мумов и максимумов интенсивности при наблюдении в отраженном свете. Почемуинтерференционные полосы хорошо различимы лишь в очень тонких пленках (н а-пример, в мыльных пузырях) и не наблюдаютс я в толстых слоях (например, листахоконного стекла)?

7. Интерференция в тонких пленках. Полосы равной толщины. В какой области пр о-странства расположены максимумы интерференции (приведите рисунок)? С чем св я-зано возникновение окрашенных полос при наблюдении и нтерференции в белом све-те?

44

8. Интерференция в тонких пленках. Кольца Ньютона. Получите формулу для вычисл е-ния радиусов светлых и темных колец в отраженном свете.

9. Интерференция в тонких пленках – практические применения этого явления. Пр о-светление оптики, требования к характеристикам пленок, наносимых на поверхностиоптических деталей.

10. В чем заключается принцип Гюйгенса -Френеля, используемый для расчета дифракц и-онной картины? Метод зон Френеля.

11. Получите методом зон Френеля формулу для нахождения положения макс имумов иминимумов при дифракции Фраунгофера на одной щели.

12. Дифракционная решетка. Условия, определяющие положение главных максимумов,главных и добавочных минимумов.

13. Дифракционная решетка как спектральный прибор. Разрешающая способность д и-фракционной решетки.

14. Получите выражение для угловой дисперсии дифракционной решетки, используя у с-ловие главных максимумов.

15. В чем состоят отличия дифракционной картины, полученной с помощью дифракц и-онной решетки, от картины дифракции на щели?

16. Как изменится картина дифракци и от дифракционной решетки если: 1) увеличить вдва раза число щелей на единицу длины; 2) не меняя периода решетки, увеличить вчетыре раза ширину решетки?

17. Явление дифракции на пространственной решетке. Дифракция рентгеновских лучейна кристаллах.

18. Поляризация света. Свет естественный и поляризованный. Типы поляризации. Спос о-бы получения плоско поляризованного света.

19. Опишите принцип действия поляризационных приборов (поляризатора и анализат о-ра). Закон Малюса. Каково состояние поляризации света, падающего на анализатор,если при повороте анализатора интенсивность прошедшего света не меняется?

20. Поляризация естественного света на границе вакуум -диэлектрик. Выведите условиеполной поляризации отраженной волны (закон Брюстера).

21. Поляризация света при прохождении чер ез кристаллы. Двойное лучепреломление.Поляризационные приборы и их назначение Какими способами можно вызвать явл е-ние двойного лучепреломления у некристаллических веществ (искусственная оптич е-ская анизотропия).

22. В чем состоит явление дисперсии света? Как ко личественно характеризуется диспе р-сия? Зависимость между какими величинами называют дисперсионной кривой? Н а-рисуйте графики этой зависимости для случаев нормальной и аномальной дисперсии.

23. В чем состоит явление дисперсии света? Как дисперсия связана с погло щением света?Нарисуйте графики зависимости n( ) или n( ) для случая, когда наблюдается тол ь-ко одна линия поглощения. Укажите области нормальной и аномальной дисперсии.Сформулируйте закон Бугера для поглощения света.

24. Электронная теория дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсия. Связь диспе р-сии с поглощением.

25. Дайте определения групповой и фазовой скорости света. Каковы соотношения междуэтими скоростями при распространении световых волн в вакууме и в веществах снормальной и аномальной дисперсией?

26. Дайте определения излучательной и поглощательной способностей нагретого тела.Найдите связь между излучательными и поглощательными способностями отнесе н-ными к единичному интервалу длин волн и к единичному интервалу частот.

27. Какое излучение называют тепловым? Какое излучение называют равновесным те п-ловым излучением? Каков механизм возникновения теплового излучения 9 Каким те-лам свойственно тепловое излучение? Чем объясняется непрерывный характер спе к-тра теплового излучения?

45

28. Сформулируйте закон Кирхгофа для теплового излучения Покалите с помощью зак о-на Кирхгофа что тело которое больше поглощает должно и больше излучать энергиипри данной температуре и длине волны.

29. Какие тела называют абсолютно черными телами (АЧТ) какие серыми? Как реал изу-ются модели АЧТ на практике? Сформулируйте закон Стефана Больцмана для тепл о-вого излучения АЧТ В чем отличия теплового излучения реальных тел от излученияАЧТ?

30. Нарисуйте кривую распределения энергии в спектре абсолютно черного тела (зав и-симость излучательной способности от длины волны) и укажите на графике что собойпредставляют: 1) энергетическая светимость; 2) энергия излучаемая в единицу врем е-ни с единичной поверхности в интервале длин волн d .

31. Как меняется форма спектра излучения аб солютно черного тела (АЧТ) при изменениитемпературы? Сформулируйте закон смещения Вина для теплового излучения АЧТКакое смещение имеется в виду?

32. В чем заключалось затруднение объяснения законов теплового излучения классич е-ской физикой так называемая ульт рафиолетовая катастрофа? В чем смысл этого те р-мина? Какую гипотезу об энергии гармонических осцилляторов выдвинул Планк дляустранения катастрофы? Нарисуйте на одном графике классическую и планковскуюзависимости излучательной способности от длины волны.

33. Кванты электромагнитного излучения – фотоны. В каких процессах проявляетсяквантовая природа электромагнитного излучения? Энергия и импульс фотона. Выр а-зите энергию и импульс фотона через его частоту и длину волны.

34. Двойственная природа электромагнитного изл учения. В каких физических явленияхпроявляются волновые свойства излучения, в каких - квантовые (фотонные) свойст-ва? Как с величиной длины волны излучения связаны энергия и импульс фотонов эт о-го излучения?

35. В чем состоит явление внешнего фотоэффекта? Опиши те основные закономерностифотоэффекта. При каких условиях можно наблюдать явление внешнего фотоэффекта?

36. Напишите уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта и поясните смысл всехвходящих в него величин. Что такое “красная граница” фотоэффекта, какова ее связьс работой выхода?

37. Нарисуйте график зависимости максимальной энергии электронов, испускаемых прифотоэффекте, от частоты падающего света. В какой точке этот график пересекает осьабсцисс?

38. Какие закономерности явления внешнего фотоэффекта не могут быт ь объяснены врамках волновой теории света, а только в рамках квантовой (фотонной) теории? Какквантовая теория фотоэффекта объясняет тот факт, что скорости фотоэлектронов независят от интенсивности падающего света?

39. Опишите схему и результаты опытов Компт она по рассеянию рентгеновских лучей Вчем эти результаты противоречили предсказаниям волновой теории электромагнитн о-го излучения? Как объясняются закономерности эффекта Комптона с точки зренияквантовой теории?

40. Что такое комптоновская длина волны? Чем ра зличаются комптоновские длины волнпри рассеянии электромагнитного излучения на электронах и на протонах? Почемуэффект Комптона не наблюдают при рассеянии видимого света?

41. Чем определяется величина изменения длины волны при комптоновском рассеянии?Чему равно максимально возможное изменение длины волны при каких условияхопыта оно наблюдается?

42. Напишите уравнения законов сохранения энергии и импульса (в векторном и в ск а-лярном виде) для случая комптоновского рассеяния под углом 90 . Сделайтечертеж иллюстрирующий закон сохранения импульса Запишите формулу для расчетаизменения длины волны рассеивающегося фотона в этом случае.

46

43. Опишите модель атома водорода Бора. Сформулируйте постулаты Бора. При какихусловиях атом излучает фотоны? Как можно р ассчитать длины волн испускаемого и з-лучения? В чем состоят ограничения элементарной боровской теории водородногоатома?

44. Выведите с помощью теории Бора формулу для энергии электрона в атоме водорода.Объясните смысл отрицательного значения энергии в атоме.

45. Выведите с помощью теории Бора формулу для силы взаимодействия между электр о-ном и протоном в атоме водорода, находящемся в основном состоянии (с квантовымчислом n 1 ).

46. Используя теорию Бора, получите формулу для потенциальной энергии взаим одейст-вия электрона с протоном в атоме водорода, находящемся в основном состоянии (сквантовым числом n 1 ).

47. Используя теорию Бора, выведите формулу для расчета радиусов орбит электрона ватоме водорода. Как изменяется радиус орбиты при воз буждении атома из основногосостояния в состояние с квантовым числом n 3 ?

48. Что такое энергия ионизации и потенциал ионизации атома? Используя теорию Бора,выведите формулу для расчета потенциала ионизации атома водорода. Как величинапотенциала ионизации водородоподобных ионов зависит от порядкового номера эл е-мента?

49. Что такое потенциал возбуждения атома? Используя теорию Бора, выведите формулудля расчета потенциала возбуждения атома водорода из основного состояния в с о-стояние с n 2 .

50. Что такое рентгеновское излучение чем оно отличается от теплового излучения света?Каковы механизмы тормозного и характеристического рентгеновского излучения?Опишите конструкцию рентгеновской трубки Какие характеристики излучения изм е-няются при изменении напряжения на трубке? При каких условиях спектр излучениятрубки будет сплошным и гладким (то есть в нем будут отсутствовать характерист и-ческие пики)?

51. Опишите механизм возникновения тормозного рентгеновского излучения. Как видспектра тормозного рентгеновского излучения зависит от напряжения U приложен-ного к рентгеновской трубке? Что такое коротковолновая граница тормозного изл у-чения?

52. Объясните почему длина волны тормозного рентгеновского излучения не может бытьменьше некоторого граничного значения определяемого величиной напряжения U нарентгеновской трубке. Как измеряя коротковолновую границу тормозного излученияможно определить величину постоянной Планка?

53. Опишите механизм возникновения характеристического рентгеновского излученияОбъясните почему количество линии в спектре характеристического излучения зав и-сит от величины напряжения приложенного к рентгеновской трубке При каком н а-пряжении в спектре будет наблюдаться лишь одна линия?

54. Как классифицируют линии в спектрах характеристического рентгеновского излуч е-ния? Что означают обозначения линии “К”, “К”, “L” и т.п.? Опишите механизмыобразования различных линии. Как можно рассчитать частоты линии в спектре хара к-теристического рентгеновского излучения данного атома?

55. Как возникает характеристическое рентгеновское излучение? Приведите формулу длярасчета возможных частот характеристического излучения атома. Что называют п о-стоянной экранирования? Объясните почему величина постоянной экранированиярезко возрастает ( от 1 до 7,5 ) при переходе от К - серии к L - серии излучения.

56. В чем состоит двойственная природа (дуализм) свойств физических объектов? Какиеявления подтверждают дуализм свойств электромагнитного излучения и дуализмсвойств частиц вещества. Как д лина волны связана с энергией (импульсом) физич е-ского объекта?

47

57. В чем состояло предположение де Бройля о свойствах частиц вещества? Каким обр а-зом в этом предположении были использованы известные сведения о квантовой пр и-роде электромагнитного излучения? Как рассчитать величину длины волны де Бро й-ля?

58. Как длина волны де Бройля зависит от массы частицы и от ее энергии? Как отличаю т-ся длины волн де Бройля электрона и протона. ускоренных одной и той же разностьюпотенциалов U . Чему равна длина волны де Бройля частицы, находящейся в состо я-нии покоя?

59. Каковы экспериментальные подтверждения гипотезы де Бройля о волновых свойс т-вах вещества? Объясните, почему наличие волновых свойств практически наблюдае т-ся лишь для частиц с очень малой массой.

60. В чем состоит явление дифракции электронов на кристаллах? Опишите схему эксп е-римента по изучению дифракции электронов (приведите рисунки). Как в таком эксп е-рименте можно измерить длину волны де Бройля электронов? Приведите расчетныеформулы для определения длины волны.

61. В чем состоит принцип неопределенностей Гейзенберга? Для каких пар величин м о-гут быть записаны соотношения неопределенностей? Приведите примеры таких с о-отношении.

62. Напишите соотношение неопределенностей для координаты и компоненты импульса.Какие физические явления подтверждают справедливость этого соотношения?

63. Напишите соотношение неопределенностей для энергии и интервала времени. Какиефизические явления подтверждают справедливость этого соотношения?

64. Приведите примеры соотношении неопределенностей для различных пар физическихвеличин. Каким образом соотношения неопределенностей позволяют объяснить тотфакт что электрон не падает на ядро атома?

65. Почему понятие траектории движения неприменимо к описанию поведения микр о-частиц? Какой принцип предсказыва ет величину неопределенности координаты ча с-тицы?

66. Что такое волновая функция частицы? Какие математические и физические огран и-чения накладываются на волновую функцию? Каков смысл условия нормировки дляволновой функции?

67. Что такое волновая функция частицы? К акой смысл имеет величина равная квадратумодуля волновой функции? Как называется эта величина? В каких единицах она и з-меряется в случае трехмерного движения частицы?

68. Чем различаются уравнения Шредингера для свободных и связанных частиц? Как в ы-глядит решение уравнения Шредингера (волновая функция) для свободно движуще й-ся частицы которая имеет импульс p направленный вдоль оси x и энергию E ? Какопределяется величина постоянного множителя входящего в вы ражение для этойволновой функции?

69. Напишите общий вид уравнения Шредингера для волновых функции частиц и поя с-ните смысл входящих в него величин и математических операции. Каким образом изобщего уравнения Шредингера получается уравнение для стационарных со стоянии?

70. Напишите уравнение Шредингера для стационарных состоянии и объясните смыслвсех входящих в него величин и математических операции. Опишите методы решенияэтого уравнения. Что такое собственные функции и собственные значения?

71. Напишите уравнение Шредингера для стационарных состоянии. Какие величины встационарном уравнении Шредингера должны быть заданы, а какие определяютсяпутем его решения? Поясните что это за величины.

72. Напишите уравнение Шредингера для электрона в одномерной бесконечно глубокойпотенциальной яме. Поясните смысл всех величин входящих в это уравнение. Оп и-шите методы решения этого уравнения. Из каких физических соображении опред е-ляются граничные условия используемые при решении?

48

73. Найдите собственные функции и собственные значения уравн ения Шредингера опи-сывающего поведение частицы в одномерной прямоугольной бесконечно глубокойпотенциальной яме.

74. Напишите уравнение Шредингера для электрона в одномерной бесконечно глубокойпотенциальной яме. Определите возможные значения энергии электрона для ямы ши-риной L.

75. При решении уравнения Шредингера для электрона в одномерной бесконечно глуб о-кой прямоугольной потенциальной яме используются граничное условие волноваяфункция обращается в нуль при x 0 и x L , где L – ширина ямы. Какую вели-чину в уравнении Шредингера можно найти из этого условия? Напишите формулудля нахождения этой величины.

76. Запишите уравнение Шредингера для частицы в одномерной прямоугольной беск о-нечно глубокой потенциальной яме. Док ажите что стационарные состояния частицысоответствует условию когда на ширине ямы укладывается целое число полуволн деБройля.

77. Решением уравнения Шредингера для частицы в одномерной бесконечно глубокойпотенциальной яме является волновая функция зависимос ть которой от координатыx имеет вид ( ) cos( )x A x a . Запишите соответствующее уравнение Шр е-дингера и объясните как определяются параметры A , a и в этом решении.

78. В чем состоит явление туннельного эффекта в квантовой механике? Запишите ура в-нение Шредингера используемое для нахождения вероятности туннельного эффекта(коэффициента прохождения сквозь барьер). Опишите методы решения этого уравн е-ния Приведите примеры физических явл ении связанных с осуществлением туннел ь-ного эффекта.

79. Напишите уравнение Шредингера для гармонического осциллятора. Какие значенияможет иметь энергия осциллятора? Что такое нулевые колебания осциллятора? Чемуравна энергия нулевых колебании?

80. Напишите уравнение Шредингера для электрона в атоме водорода. Поясните смыслвсех величин входящих в уравнение. Опишите методы решения этого уравнения. Накакие множители распадаются волновые функции являющиеся решениями этогоуравнения?

81. При решении уравнения Шредингера для атома водорода волновую функцию эле к-трона представляют в виде произведения двух сомножителей. От каких переменныхзависят эти сомножители? Какими целочисленными параметрами (квантовыми чи с-лами) определяется каждый из сомножителей?

82. Какой вид имеют волновые функции для электрона в атоме водорода? Как зная видволновой функции можно вычислить радиальную плотность вероятности Р обнару-жения электрона в атоме?

83. Что такое квантовые числа электронов в атоме? С какими физическими параметрамисвязаны различные квантовые числа? Напишите формулы выражающие эту связь

84. Получите выражение для отношения орбитального механического и орбитальногомагнитного моментов электрона в атоме (гиромагнитного отношения). Что такое ма г-нетон Бора? В каких единицах (в системе СИ) измер яется эта величина?

85. Что такое спин электрона? Чему равна проекция спина на заданное направление (вединицах h)? Сколько ориентаций во внешнем поле может иметь спин? Чему равныспин электрона и спин протона? Как надо понимать часто употребляемую фразу:“Спин электрона равен 1/2”?

86. Что называют собственным магнитным моментом электрона? Чему равно отношениесобственного магнитного момента и спина электрона? Чем оно отличается от отн о-шения орбитального магнитного и орбитального механического моментов электрона?

49

87. Перечислите четыре квантовых числа, определяющих состояние частицы в квантовойсистеме. Значения каких физических параметров определяют эти квантовые числа?Какова взаимосвязь квантовых чисел? Укажите их возможные значения.

88. Сформулируйте принцип Паули. Как им образом принцип Паули определяет характерзаполнения электронных оболочек атомов? Сколько электронов, входящих в квант о-вую систему, могут иметь одинаковые квантовые числа: главное, орбитальное и ма г-нитное?

89. Сколько электронов в атоме могут иметь одно и т о же главное квантовое число n?Получите формулу для определения этого количества электронов. Каково максимал ь-ное количество электронов в К, L, М и N электронных оболочках атомов?

90. Какие частицы называют бозонами? Какой вид имеет распределение по энергиям дляэтих частиц (распределение Бозе -Эйнштейна)? Приведите примеры систем частиц,подчиняющихся статистике Бозе-Эйнштейна. В чем состоят отличия свойств системыбозонов от свойств системы фермионов? Что такое Бозе -конденсация?

91. Какие частицы называют фермион ами? Какой вид имеет распределение по энергиямдля этих частиц (распределение Ферми -Дирака)? Приведите примеры систем частиц,подчиняющихся статистике Ферми -Дирака. В чем состоят отличия свойств системыфермионов от свойств системы бозонов? Что такое энерг ия Ферми?

92. В чем состоит явление сверхпроводимости? Как можно объяснить механизм возни к-новения этого явления, учитывая особенности свойств фермионов и бозонов? Что т а-кое куперовские пары? Каковы возможности практического использования сверхпр о-водников?

93. Каковы особенности статистики электронов проводимости в металлах? Какой видимеет функция распределения Ферми -Дирака? Что называют энергией Ферми? Пр и-ведите графики распределения Ферми -Дирака при T 0К и при высокой температу-ре. Вблизи какой точки пересекаются эти кривые?

94. Чем отличаются свойства газа электронов проводимости в металле (фермионов) отсвойств классического идеального газа? Как теплоемкость электронного газа связанас особенностями распределения Ферми -Дирака? Почему теплоемкость электронногогаза имеет очень малую величину?

95. При каких условиях распределение электронов по энергиям в металле (распределениеФерми-Дирака) можно приближенно описать выражением: )exp()( kTEAEf ,представляющим собой распределение Больцмана? Чему раве н при этом коэффици-ент A ?

96. Перечислите процессы, которые могут происходить при испускании фотонов ато м-ными системами. Проиллюстрируйте их с помощью схем энергетических уровней.Каковы различия процессов спонтанного и вынужденного (индуцир ованного) излуче-ния?

97. Что такое инверсная заселенность энергетических уровней? Какие атомные системыназывают системами с отрицательной абсолютной температурой?

98. Опишите принцип работы лазера, проиллюстрировав объяснение с помощью схемыэнергетических уровней. Каким образом в лазерах добиваются осуществления и н-версной заселенности?

99. Чем характеристики излучения лазеров отличаются от характеристик излученияобычных источников света (например, ламп накаливания)? В чем состоят особенн о-сти механизмов возбуждения э лектронов и излучения фотонов в лазерах? Что такоеинверсная заселенность, какую роль она играет в процессах, осуществляющихся в л а-зерах.

100. Каковы основные характеристики нуклонов – протона и нейтрона? Сравните заряды,массы, спины, магнитные моменты и парам етры устойчивости этих частиц.

101. Какие частицы входят в состав ядра с известными массовым числом А и порядковымномером (зарядовым числом) Z? Что такое изотопы, изобары? Приведите примеры.

50

Каковы характерные размеры атомных ядер? Как размер ядра зависит от м ассовогочисла?

102. Чем определяются спин и магнитный момент атомного ядра? Какие значения могутиметь спин и магнитный момент? В чем особенность спина и магнитного моментачетно-четных ядер?

103. Что такое дефект массы атомного ядра, энергия связи ядра? Какие величины нужнознать, чтобы вычислить энергию связи, приходящуюся на один нуклон в некоторомядре? Какая величина может служить характеристикой устойчивости атомных ядер?

104. Какую величину называют удельной энергией связи атомных ядер? Дайте ее опред е-ление. Нарисуйте примерный график зависимости удельной энергии связи от масс о-вого числа. Объясните характер этой зависимости в области легких и в области тяж е-лых ядер.

105. Перечислите особенности ядерного (сильного) взаимодействия. Чем ядерное взаим о-действие отличается от электромагнитного и гравитационного взаимодействии? Вчем состоит зарядовая независимость ядерных сил?

106. Перечислите особенности ядерного (сильного) взаимодействия. Посредством какихчастиц осуществляется взаимодействие между нуклонами? Как нужно понимать тер-мин “виртуальные частицы”? Каким образом свойство насыщения ядерных сил связ а-но с существованием виртуальных частиц?

107. В чем состоит капельная модель атомного ядра? Какие свойства ядра и какие явленияможно объяснить на основе капельной модели? Как капел ьная модель объясняет су-ществование пороговой энергии деления тяжелых ядер (наличие энергии активации)?

108. В чем состоит оболочечная модель атомного ядра? Какие свойства ядер и какие явл е-ния можно объяснит на основе оболочечной модели? Что такое магические и дваждымагические атомные ядра? Приведите примеры. В чем состоят особые свойства такихядер?

109. В чем состоит явление радиоактивного распада атомных ядер? Перечислите механи з-мы радиоактивного распада. Сформулируйте основной закон радиоактивного распада.Что такое активность (скорость распада)?

110. Что такое среднее время жизни радиоактивного ядра, период полураспада ядер? Каксреднее время жизни ядер связано с постоянной распада?

111. Получите выражение для количества радиоактивных частиц в зависимости от врем е-ни. Нарисуйте график этой зависимости. За какое время распадается половина ради о-активного вещества? За какое время распадется оставшаяся половина вещества?

112. Что такое постоянная радиоактивного распада? В каких единицах она измеряется?Выразите постоянную распада че рез среднее время жизни радиоактивного ядра.

113. Напишите выражение для скорости радиоактивного распада (активности). К какомупределу стремится скорость распада с увеличением времени?

114. Сформулируйте закон радиоактивного распада. Нарисуйте график зависимости отвремени числа ядер радиоактивного вещества: 1) распавшихся, 2) не распавшихся.Какому времени соответствует точка пересечения этих кривых? Чему равна ординатаэтой точки?

115. Каков механизм -распада атомных ядер? Нарисуйте график зависимости потенц и-альной энергии -частицы от расстояния до центра ядра. Укажите области, где пр е-обладают ядерные, а где – электрические силы. Какова роль туннельного эффекта вмеханизме -распада?

116. Каков механизм -распада атомных ядер? Запишите реакцию превращения ядра при-распаде. Что представляют собой -частицы? Какое ядро образуется при -распадетория (Z=90, A=230)?

117. Напишите реакции, выражающие собой превращения, происходящие внутри атомн о-го ядра при 1) +-распаде, 2) --распаде, 3) К-захвате. Какие частицы испускаются изядер при этих типах радиоактивного распада?

51

118. Какие частицы испускаются атомными ядрами при -распаде? Опишите свойстванейтрино и антинейтрино. Какие особенности энергетического спектра испускаемыхэлектронов (позитронов) связаны с образованием нейтрино (антин ейтрино)?

119. Опишите механизмы испускания -излучения атомными ядрами. Какова природа -излучения? В каком диапазоне лежат энергии испускаемых -квантов?

120. Какие процессы происходят при взаимодействии -излучения с веществом? Охарак-теризуйте эти процессы. При каких условиях осуществляется процесс рождения эле к-тронно-позитронных пар?

121. Опишите типы ядерных реакции. Чем определяется величина энергии реакции?122. Опишите особенности реакции деления тяжелых ядер. Чем определяется величина

энергии, выделяющейся в реакции д еления?123. Какие особенности реакции деления тяжелых ядер обеспечивают возможность ос у-

ществления цепного механизма деления? Какие процессы ограничивают скоростьразвития цепной реакции?

124. При делении тяжелых ядер высвобождается “ядерная” энергия. С каким типом взаи-модействий связан запас высвобождаемой энергии? Какие частицы являются носит е-лями высвобождаемой при делении энергии? Какие из этих частиц “уносят” на и-большую часть энергии?

125. Опишите принцип работы ядерного реактора на медленных (тепловых) нейтронах.Как получают тепловые нейтроны? Как осуществляется регулирование цепной реа к-ции в таком ядерном реакторе?

126. Опишите принцип работы ядерного реактора на быстрых нейтронах. Как осуществл я-ется регулирование цепной реакции в таком ядерном реакторе? Почему такие ре акто-ры называют реакторами-размножителями?

127. Опишите механизмы и условия осуществления термоядерных реакций (реакций си н-теза легких ядер). Приведите уравнения подобных реакций.

128. Что такое термоядерные реакции? В чем состоит проблема создания управляемыхтермоядерных реакций? Какие методы получения управляемой реакции термоядерн о-го синтеза исследуются в настоящее время?

129. Опишите известные виды взаимодействии между элементарными частицами. Сравн и-те интенсивности и области действия этих видов взаимодействий. Каков а роль вирту-альных частиц в осуществлении различных взаимодействий?

130. На какие классы подразделяют известные элементарные частицы? Какие два классаобъединяют общим наименованием – адроны?

131. Перечислите элементарные частицы, относящиеся к классу лептонов, и оп ишите ихсвойства. По какому общему признаку эти частицы объединяют в один класс? Какиетипы взаимодействий характерны для пептонов?

132. Перечислите элементарные частицы, относящиеся к классу мезонов, и опишите ихсвойства. По какому общему признаку эти частиц ы объединяют в один класс? Какиетипы взаимодействий характерны для мезонов?

133. Перечислите элементарные частицы, относящиеся к классу барионов, и опишите ихсвойства. По какому общему признаку эти частицы объединяют в один класс? Какиетипы взаимодействии характерны для барионов?

134. Что такое античастицы? В чем отличия свойств античастиц от свойств соответству ю-щих частиц? Опишите процессы рождения и аннигиляции электронно -позитронныхпар.

135. В чем состоит кварковая модель адронов? Каковы свойства кварков? Как осуще ствля-ется взаимодействие кварков между собой?

52

3.2. Вариант экзаменационного билета за IV семестр для студентов очного обучения.Ухтинский государственный технический университет

Дисциплина ФИЗИКА Курс IIСпециальности: все технические Семестр 4

Форма обучения очная

Билет № 31

1*. На рисунке дан ход лучей через тонко стенный сосуд в формепараллелепипеда, заполненный жидкостью. Каков показательпреломления жидкости?

2. Запишите формулу для светимости.

1) Iv 2) cos2r

IEv 3)

I

Lv 4)S

M vv

3. Для точки А оптическая разность хода лучей от двух когерентныхисточников 1S и 2S равна 1,2 мкм. Если длина волны в вакууме 600 нм, тов точке А будет наблюдаться…1) минимум интерференции, так как разность хода равна нечетному числу полуволн2) максимум интерференции, так как разность хода равна нечетному числу полуволн3) максимум интерференции, так как разность хода равна четному числу полуволн4) минимум интерференции, так как разность хода равна четному числу полуволн

4*. На дифракционную решетку по нормали падает свет от источника с линейчатым спе к-тром. Отношение синусов углов, под которыми наблюдаются две линии ( 1, 2) вспектре второго порядка, равно 1,079. Найдите величину 2, если 546,01 мкм.

5. На пути естественного света помещены две пластинкитурмалина. После прохождения пластинки 1 светполностью поляризован. Если 1J и 2J – интенсивностисвета, прошедшего пластинки 1 и 2 соответственно, и

212 JJ , тогда угол между направлениями ОО и О ’О’равен ...

1) 0; 2) 30; 3) 45; 4) 60.

6. Скорость света в среде находится по формуле 1) nv ; 2) cnv ; 3) ncv ; 4) cnv .

7. На рисунке показана кривая зависимости спектральной плотностиэнергетической светимости абсолютно черного тела от длиныволны при 6000T К. Если температуру тела уменьшить в 2раза, то длина волны, соответствующая максимуму излученияабсолютно черного тела, ...1) увеличится в 4 раза 2) увеличится в 2 раза3) уменьшится в 2 раза 4) уменьшится в 4 раза

53

8. На рисунке представлены две зависимости задерживающего напряж е-ния зU от частоты падающего света для внешнего фотоэффекта.Укажите верное утверждение.1) 12 AA , где 1A и 2A – значения работы выхода электронов из

соответствую-щего металла2) 12 kpkp , где 1kp и 2kp – значения «красной границы»

фотоэффекта для соответствую-щего металла3) 12 kpkp , где 1kp и 2kp – значения «красной границы» фотоэффекта для соотве т-

ствую-щего металла4) 12 kpkp , где 1kp и 2kp – значения «красной границы» фотоэффекта для соотве т-

ствую-щего металла

9*. С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импул ь-су фотона с длиной волны 520 нм?

10. От чего зависит отношение интенсивностей падающего и рассеянного рентгеновскогоизлучения в эффекте Комптона?1) угла рассеяния 2) интенсивности падающего излучения

3) угла падения 4) правильного ответа нет

11*. Найдите наименьшую энергию, которую надо сообщить иону Не +, находящемуся восновном состоянии, чтобы он смог испустить фотон, соответств ующий переходу изсостояния с 3n в состояние с 2n .

12. Найдите постоянную экранирования для L -серии рентгеновских лучей, если известно,что для вольфрама ( 74Z ) длина волны линии L равна 0,143 нм.

1) 1; 2) 6,25; 3) 62,5; 4) 67,75.

13. Найдите длину волны де Бройля для нейтрона имеющего кинетическую энергию 0,025эВ. Масса нейтрона 2710675,1 nm кг.

1) 181 пм; 2) 7,24 пм; 3) 181 нм; 4) 5 км.

14*. Принимая неопределенность координаты электрона в атоме водорода равной 50 пм,т.е. равной первому боровскому радиусу, вычислите (в эВ) кинетическую энергиюэлектрона в этом (основном) состоянии. Неопределенность импульса считайте ра в-ной полной величине импульсa. Масса электрона 311011,9 em кг.

15. Какие значения может иметь энергия гармонического осциллятора.1) )sin(2 LnxL 2) )2( 2222 mLnE

3) 0)2

(2 220

2

xmEm

4) 0)2/1( nEn

16. На рисунке представлена одна из возможных ориентаций момента импульсаэлектрона в р-состоянии. Какое еще значение может принимать проекциямомента импульса на направление Z внешнего магнитного поля?1) 2 2) 2 3) 2 4)

54

17. В атоме К, L, М и N оболочки заполнены полностью. Определите общее число d -электронов в атоме.

1) 10; 2) 20; 3) 30; 4) 40.

18. Ядра атомов у изотопов одного и того же элемента содержат… 1) одинаковое число нейтронов, но различное число протонов

2) одинаковое число протонов, но различное число нейтронов3) количество нейтронов равно количеству протонов4) одинаковое число нуклонов

19. Сколько процентов радиоактивных ядер кобальта распадется через 35,5 суток,

если период полураспада равен 71 сутки?

1) 25 %; 2) 30 %; 3) 70 %; 4) 75 %.

20. Какое ядро образуется в результате -распада полония Po21084 ?

1) Po20984 ; 2) At210

85 ; 3) Bi21083 ; 4) Pb206

82 .

21. В результате цепочки радиоактивных распадов из ядра урана U23892 образовалось ядро

Pb20682 . Какое количество –распадов было в этой цепочке?

1) 5 2) 6 3) 8 4) 16

22. Какую область по шкале частот электромагнитных волн занимает -излучение? 1) имеет наименьшую частоту 2) между инфракрасным и видимым излучением 3) имеет наибольшую частоту 4) между ультрафиолетовым и ре нтгеновским излучением

23. Определите удельную энергию связи ядра атома гелия He32 , имеющего массу атома

01603,3am а.е.м., 00728,1pm а.е.м., 00867,1nm а.е.м., 00055,0em а.е.м. 1) 2,58 МэВ; 2) 7,73 МэВ; 3) 4,1 Дж; 4) 12,4 Дж.

24. Какая частица освобождается при ядерной реакции XCHeBe 126

42

94 ?

1) -частица 2) электрон 3) нейтрон 4) позитрон

25. Чему равна функция распределения Ферми -Дирака )( FEf при 0T ?1) 0 2) 1/2 3) 1 4)

55

3.3. Ответы к экзаменационному билету № 31.

1) 1,252) 43) 34) 589 нм5) 36) 37) 28) 49) 1,4 км/с10) 411) 48,4 эВ12) 313) 114) 15 эВ15) 416) 417) 218) 219) 220) 421) 222) 323) 124) 325) 2

4.1. Вопросы к экзамену за II курс для студентов заочного обучения.1. Механическое движение. Скорость. Ускорение. Нормальное и тангенциальное ускор е-

ние.2. Прямолинейное равномерное и равноускоренное дв ижение. Графики этих движений.3. Вращательное движение абсолютно твердого тела. Кинематические характеристики

вращательного движения.4. Связь между кинематическими характеристиками поступательного и вращательного

движений.5. Равномерное и равноускоренное движени е по окружности.6. Законы Ньютона. Сила и масса.7. Механический принцип относительности.8. Импульс. Закон сохранения импульса.9. Механическая энергия. Работа. Кинетическая и потенциальная энергия.10. Упругая сила. Потенциальная энергия деформированной пружины.11. Закон сохранения энергии в механике.12. Законы сохранения импульса и энергии при упругом и неупругом ударе.13. Момент силы. Момент инерции.14. Вычисление моментов инерции простых тел. Теорема Штейнера.15. Основное уравнение динамики вращательного движения.16. Закон сохранения момента импульса.17. Кинетическая энергия вращательного движения. Работа при вращательном движ ении.18. Гироскопический эффект и его применение.19. Закон всемирного тяготения. Потенциальная энергия тяготения.20. Напряженность и потенциал гравитационного поля.

56

21. Космические скорости. Законы Кеплера.22. Силы инерции в поступательно движущихся системах координат.23. Силы инерции во вращающихся системах координат.24. Виды колебаний. Уравнение гармонических колебаний. Скорость и ускорение при

гармонических колебаниях.25. Динамика гармонических колебаний. Дифференциальное уравнение гармонических

колебаний.26. Энергия гармонических колебаний.27. Математический и физический маятники.28. Затухающие колебания. Логарифмический декремент затухания.29. Вынужденные колебания. Резонанс.30. Сложение одинаково направленных колебаний. Биения.31. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу.32. Образование волн. Поперечные и продольные волны. Скорость волны.33. Уравнение плоской волны. Волновое уравнение.34. Стоячие волны.35. Размеры и масса молекул.36. Идеальный газ. Параметры состояния. Законы идеального газа.37. Уравнение состояния идеального газа.38. Смеси газов. Закон Дальтона.39. Основное уравнение молекулярно - кинетической теории газов.40. Распределение молекул газа по скоростям. Распределение Максвелла.41. Опыт Штерна.42. Барометрическая формула.43. Распределение молекул газа по значениям потенциальной энергии. Распределение

Больцмана.44. Степени свободы молекул. Распределение энергии по степеням свободы. Внутренняя

энергия идеального газа.45. Работа, совершаемая газом при изопроцессах.46. Первое начало термодинамики.47. Теплоемкость газов.48. Адиабатный процесс. Работа при адиабатном процессе.49. Круговые, обратимые и необратимые процессы. Принцип действия тепловой и хол о-

дильной машин.50. Цикл Карно и его КПД.51. Приведенная теплота. Энтропия. Второе начало термодинамики.52. Реальные газы. Уравнение Ван -дер - Ваальса.53. Изотермы реального газа. Критические параметры. Критическое состояние.54. Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля - Томсона.55. Поверхностное натяжение жидкостей. Формула Лапласа.56. Смачивание и не смачивание. Капиллярные явления.57. Явления переноса. Диффузия, теплопроводность, внутреннее трение.58. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.59. Электрическое поле. Напряженность поля.60. Принцип суперпозиции электрических полей.61. Электрическое смещение. Поток смещения. Поток вектора напряженности.62. Теорема Остроградского - Гаусса для электростатического поля.63. Потенциал электростатического поля. Эквипотенциальные поверхности.64. Связь между напряженностью и потенциалом электростатического поля.65. Работа по перемещению зарядов в электрическом поле.66. Поляризация диэлектриков. Полярные и неполярные диэлектрики. Электрический д и-

поль.

57

67. Проводники в электрическом поле.68. Электроемкость уединенного проводника.69. Электроемкость. Конденсаторы.70. Энергия электростатического поля.71. Электрический ток. Сила тока и плотность тока.72. Закон Ома. Закон Джоуля - Ленца.73. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.74. Контактная разность потенциалов. Термоэлектричество .75. Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия и ее применение.

4.2. Вариант экзаменационного билета за II курс для студентов заочного обучения.УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Дисциплина ФИЗИКАФорма обучения безотрывная

Экзаменационный тест № 551. Запишите и сформулируйте закон сохранения момента импульса. Приведите примеры.2. Дайте определение величине удельной теплоемкости.3. Запишите и сформулируйте закон Ома для неоднородного участка цепи. Приведите

примеры.4. Диск начинает вращение, при этом вектор углового ускорения направлен вдоль1) радиуса диска, к его центру;2) вдоль радиуса диска от центра;3) направления вектора угловой скорости;4) направления, противоположного направлению вектора угловой скорости.

5. Под вогнутой поверхностью жидкости давление ______ , под выпуклой поверхностью –__________, чем под горизонтальной поверхностью.

1) больше, больше; 2) меньше, меньше; 3) больше, меньше; 4) меньше, больше.

6. От чего зависит электроемкость уединенного проводника (несколько правильныхответов)

1) от заряда на проводнике 2) от потенциала проводника3) от материала проводника 4) от формы проводника 5) от размеров проводника

7. Угол поворота колеса радиусом 0,2 м изменился по закону φ = 3t + 5. Угловая скоростьколеса равна

1) 0,6рад/с; 2) 3рад/с; 3) 0,3рад/с; 4) 6рад/с.

8. Идеальная тепловая машина совершает работу 740 Дж, получая от нагревателя 1000 Джэнергии. Определите КПД тепловой машины (в процентах).

1) 47%; 2) 37%; 3) 74%; 4) 17,5%; 5) 13,5%.

9. Каково общее сопротивление участка электрической цепи, на котором трисопротивления по 6 Ом каждое соединены последовательно?

1) 18 Ом. 2) 9 Ом. 3) 2 Ом. 4) 0,5 Ом. 5) 1/3 Ом.

10.Какова общая электроемкость участка электрической цепи, на котором дваконденсатора по 20 мкФ каждый соединены параллельно друг другу, а затемпоследовательно с третьим емкостью 10 Ом ?

1) 30мкФ. 2) 50мкФ. 3) 5мкФ. 4) 8 мкФ.

58

4.3. Ответы к экзаменационному билету № 55.1.2.3.4. 35. 46. 4 и 57. 28. 39. 110. 4

5.1. Вопросы к экзамену за III курс для студентов заочного обучения.1. Магнитное поле. Магнитная индукция. Закон Ампера. Магнитное поле тока.2. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету магнитного поля .3. Магнитное поле прямолинейного проводника с током .4. Магнитное поле кругового тока . Магнитный момент витка с током.5. Вихревой характер магнитного поля . Закон полного тока (циркуляция вектора магни т-

ной индукции) и его применение к расчету магнитного поля тороида и длинного сол е-ноида.

6. Действие магнитного поля на движущийся заряд . Сила Лоренца.7. Эффект Холла.8. Контур с током в магнитном поле.9. Магнитный поток. Теорема Остроградского-Гаусса для магнитного поля .10. Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле .11. Явление электромагнитной индукции (опыты Фарадея).Правило Ленца.12. Закон электромагнитной индукции .13. Явление самоиндукции. Индуктивность.14. Явление взаимной индукции. Взаимная индуктивность.15. Энергия магнитного поля проводника с током . Объемная плотность энергии магнитн о-

го поля.16. Магнитное поле в веществе . Магнитные моменты атомов . Типы магнетиков. Намагни-

ченность.17. Элементарная теория диа- и парамагнетизма.18. Магнитная восприимчивость вещества и ее зависимость от температуры.19. Напряженность магнитного поля . Магнитная проницаемость среды .20. Ферромагнетики. Кривая намагничивания. Магнитный гистерезис. Точка Кюри. Доме-

ны.21. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля в интегральной форме .22. Электрический колебательный контур. Энергия электромагнитных колебаний .23. Электромагнитные волны. Основные свойства электромагнитных волн .24. Интерференция волн. Оптическая разность хода. Условия максимума и минимума и н-

терференции.25. Интерференция света. Способы наблюдения интерференции света .26. Расчет интерференционной картины от двух источников .27. Интерференция в тонких пленках .28. Кольца Ньютона.29. Интерферометры.30. Дифракция света и условия ее наблюдения. Принцип Гюйгенса-Френеля.31. Зоны Френеля. Графический метод сложения амплитуд . Вычисление радиусов зон

Френеля.32. Дифракция света на одиночных отверстиях и экранах .

59

33. Дифракционная решетка и ее применение.34. Дифракция на пространственной решетке . Дифракция света на ультразвуковых волнах .35. Естественный свет и различные типы поляризованного света .36. Закон Малюса. Закон Брюстера.37. Двойное лучепреломление .38. Поляризующие призмы, поляроиды и их применение .39. Вращение плоскости поляризации .40. Искусственное двойное лучепре ломление.41. Дисперсия света и условия ее наблюдения.42. Аномальная дисперсия. Электронная теория дисперсии света .43. Закон Бугера. Цвета тел и спектры поглощения .44. Тепловое излучение. Излучательная и поглощательная способность . Абсолютно чер-

ное тело. Закон Кирхгофа.45. Законы теплового излучения .46. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела . Формула Планка.47. Оптическая пирометрия.48. Фотоэффект. Опыты Герца, Столетова, Иоффе.49. Фотоны. Уравнение Эйнштейна.50. Фотоэлементы и их применение .51. Давление света.52. Эффект Комптона.53. Ядерная модель атома. Опыт Резерфорда. Недостатки классической теории атома .54. Спектр атома водорода.55. Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца.56. Спектр атома водорода по теории Бора .57. Волновые свойства элементарных частиц . Формула де Бройля.58. Соотношение неопределенностей.59. Опыт Штерна и Герлаха. Магнитные свойства атомов . Квантовые числа.60. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме .61. Рентгеновские лучи и их спектры.62. Виды межатомных связей. Энергия молекулы. Молекулярные спектры.63. Спонтанное и вынужденное излуче ние. Квантовые генераторы. Понятие о лазере.64. Естественная радиоактивность . Закон радиоактивного распада.65. Методы регистрации радиоактивных излучений .66. Правила смещения. Радиоактивные семейства.67. Закономерности альфа - распада.68. Масс - спектрометры и измерение масс атомов. Изотопы.69. Состав атомного ядра. Ядерные силы.70. Дефект масс, энергия связи устойчивость ядер .71. Происхождение бета - излучения. Нейтрино.72. Происхождение гамма - излучения.73. Нейтроны. Методы их регистрации.74. Искусственная радиоактивность . Типы ядерных реакций. Цепная реакция.75. Космические лучи. Элементарные частицы.

60

5.2. Вариант экзаменационного билета за III курс для студентов заочного обучения.Ухтинский государственный технический университет

Дисциплина ФИЗИКА Курс IIIСпециальности: все технические С еместр 5

Форма обучения заочная

Билет № 137

1. На рисунке изображены сечения двух параллельныхпрямолинейных длинных прово дников спротивоположно направленными токами, причем

12 2II . Индукция B

магнитного поля равна нулю внекоторой точке участка…

1) a 2) b 3) 1 c 4) d

2. В камере прибора (см. рис.) созда но магнитное поле, направленноеперпендикулярно плоскости рисунка от нас. В прибор влетают содинаковыми скоростями разные частицы, явля ющиеся продуктамиразличных ядерных реакций (электроны e01 , позитроны e01 , протоныp1

1 , нейтроны n10 , -частицы He42 и -кванты). На экране попаданию

в него -квантов соответствует вспышка…1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 5) 5

3*. На рисунке приведена зависимость изменения силы тока Iв катушке от времени. Если на участке AB ЭДСсамоиндукции равна 200 мВ, то индуктивность катушки L(в мГн) равна…

4. Магнитная восприимчивость для парамагнетиков…1) равна нулю 2) меньше нуля3) больше нуля 4) на много больше единицы

5. Емкостное сопротивление цепи переменного тока определяется выражен ием…

1)2

2 1

C

LRZ 2) LR 3)C

R

1 4)

SlR

6. Чем замечателен угол Брюстора?1) если угол падения равен углу Брюстера, то отраженный свет полностью поляризован2) если угол падения равен углу Брюстора, то отраженный свет частично поляризован3) при угле падения равному углу Брюстера отсутствует луч преломленный4) при угле падения равному углу Брюстера преломленный луч и отраженный полн о-

стью поляризованы

7*. На какую длину волны (в мкм) приходится максимум испускательной способности аб-солютно черного тела при температуре 0 С, если постоянная Вина равна

Км1090,2 3 b ?

8. На какое минимальное значение, согласно правилам квантования Бора, изменяется пр о-изведение импульса электрона на радиус его орбиты (момент импу льса) при переходе содной возможной орбиты на другую?

1) 2h 2) h 3) 2 4)

61

9. Укажите нестационарное уравнение Шредингера.

1) 0)(22 UEm

2) )})((exp{ pxEtiA

3) )sin(2 LnxL 4)t

itzyxUm

),,,(2

2

10. Укажите формулу для периода полураспада.

1)

2ln

21T 2)

1 3) teNN 0 4)

dtdNA

5.3. Ответы к экзаменационному билету № 137.

1) 12) 43) 2004) 35) 36) 17) 118) 49) 410) 1